Использование возможностей спутника Landsat и инструментов Digital Earth для изучения береговых линий Австралии и Африки

Как передовые продукты и инструменты для наблюдения Земли на базе спутника Landsat помогают нам понять береговые линии Африки и Австралии

Стабильность мировых береговых линий имеет решающее значение. По данным Австралийского бюро статистики, в 2019 году более87% населения Австралии проживало в пределах 50 км от побережья, и более чем30 африканских стран являются прибрежными. Береговые линии, от пологих песчаных пляжей до скалистых утесов, являются местом обитания тысяч видов животных и обеспечивают экономический рост местным сообществам за счет туризма и водных развлечений, таких как рыбалка. Береговые линии динамичны, и их изменения обусловлены многими факторами, включая океанские течения, характер ветра, экстремальные погодные условия и развитие прибрежной зоны. Понимание того, как меняются побережья с течением времени, имеет решающее значение для поддержки местных сообществ и сохранения биоразнообразия во всем мире.

На протяжении более пяти десятилетий спутники Landsat снимали поверхность континентальной суши и береговую линию, фиксируя широкий спектр информации о земельных и водных ресурсах. Эти изображения являются богатым источником информации для ученых и землеустроителей, но их может быть сложно использовать своевременно и с минимальными затратами. Последние достижения в области вычислительной техники сделали архив Landsat более доступным и простым для анализа за счет сокращения времени, затрачиваемого пользователями на обработку данных для анализа временных рядов. Digital Earth Australia и Digital Earth Africa изменили доступ пользователей, предоставив бесплатную, обновленную информацию континентального масштаба с длительным сроком хранения информации, готовой к принятию решений.

Готовые к анализу данные(ARD) - это ключевая технология, которая позволяет пользователям успешно проводить крупномасштабный анализ данных наблюдений Земли. Преобразование исходных спутниковых изображений в ARD включает в себя ряд корректировок атмосферных условий, топографической формы, угла наклона солнца, почвенного покрова, а также добавление облачной и теневой маскировки. Результирующие данные согласованы в пространстве и во времени, что позволяет последовательно применять научные рабочие процессы в любом месте на протяжении всей истории спутниковых наблюдений, что в конечном итоге приводит к лучшим результатам. Благодаря облачному хранилищу и обработке ARD можно автоматически анализировать на разных континентах и создавать выходные данные, которые можно использовать для мониторинга береговых линий по всему миру и управления ими.

Береговые линии Австралии на цифровой Земле(Береговые линии DEA)это передовой сервис картографирования береговой линии, разработанный компанией Geoscience Australia. Он объединяет спутниковые данные Геологической службы США (USGS) Landsat и моделирование приливов для составления карты динамичной береговой линии Австралии протяженностью более 30 000 км с годовыми данными, начиная с 1988 года.

Цифровая Земля Австралия Приливно-отливная возвышенность(Приливно-отливное поднятие DEA)отображает приливно-отливную зону Австралии - область между отметками наивысшего и наименьшего прилива - в 3D. Это помогает понять протяженность и высоту песчаных пляжей Австралии, приливных отмелей, скалистых берегов и рифов.

Вместе береговые линии DEA и приливно-отливная возвышенность DEA дают детальную картину береговой линии Австралии.

Обмен знаниями и инновациями по всему миру помог Digital Earth Africa использовать методы, использованные при разработке продукта DEA Coastlines, для создания сервиса, ориентированного на Африку. Благодаря финансированию Министерства иностранных дел и торговли правительства Австралии.,Береговые линии Африки на цифровой Земле(Береговые линии Африки)был запущен в 2022 году. Он был разработан и апробирован совместно с партнерами из Африки, которые смогли адаптировать сервис для поддержки принятия решений по управлению прибрежными районами на национальном уровне по всему континенту. Благодаря этой совместной инновации Digital Earth Africa может внедрить более580 миллионов долларов США в годв экономику Африки и изменить жизнь 270 миллионов человек, снизив риски береговой эрозии в сельском хозяйстве, рыболовстве, секторе недвижимости и страхования.

Планирование будущих изменений в прибрежной зоне

Береговая эрозия тесно связана с изменением климата, поскольку на эрозию пляжей и береговых линий влияют повышение уровня моря, изменение характера выпадения осадков и повышение температуры. В сочетании с последствиями ускоряющегося развития человеческого потенциала береговая эрозия может привести к значительным изменениям береговых линий Австралии и Африки. Важность береговой эрозии подчеркивается вЦели ООН в области устойчивого развития – в частности, 15-я резолюция ООН по устойчивому развитию, в котором подчеркивается глобальный приоритет "защиты, восстановления и содействия устойчивому использованию наземных экосистем", включая прибрежные зоны.

В связи с изменением климата участившиеся экстремальные погодные явления уже оказывают воздействие на прибрежные сообщества. Используя данные наблюдения Земли и такие продукты, как береговые линии DEA, приливно-отливные возвышения DEA и береговые линии DE Africa, лица, принимающие решения, исследователи и представители промышленности могут лучше понять нашу прибрежную среду и выявить закономерности изменения береговой линии. Эти данные могут быть использованы для принятия обоснованных решений по предотвращению рисков для сообществ, уязвимых экосистем и критически важной инфраструктуры.

Принятие решений на основе данных

Гладстон, Квинсленд, Австралия

В Гладстоне, Квинсленд, пляжи Бойн-Айленд и Таннум-Сэндс представляют значительную ценность для местных сообществ, посетителей и коренных народов. Подсчитано, что оба пляжа имеют значительный относ песка к северу, с общим предполагаемым смещением от 8000 до 68 500 м³/год. Используя береговые линии DEA, JB Pacific провела предварительную оценку подвижек береговой линии, чтобы понять историческое положение береговой линии и сформулировать рекомендации для плана борьбы с эрозией береговой линии. Данные, собранные DEA Coastlines за десятилетия, послужили основой для рекомендаций о том, как наилучшим образом справляться с рецессией на береговой линии и миграцией населения. Эти рекомендации теперь являются частью рекомендаций регионального совета Гладстона.План борьбы с эрозиейкоторая направлена на заблаговременное планирование борьбы с эрозией местной береговой линии.

Сент-Луис, Сенегал

В Сенегале приморские общины ощущают влияние изменения климата на то, как и где они живут. В одном из примеров, прибрежный город Сен-Луи, в частности, переживает стремительную эрозию своей береговой линии. Эрозия береговой линии еще более усугубляется высокими приливами, затопляющими улицы и разрушающими школы и дома. Наводнение вынудило более 300 семей покинуть свои дома и перебраться в финансируемые ООН местные лагеря, созданные для оказания помощи внутренне перемещенным лицам. Лица, принимающие решения на местном уровне, используют DE Africa для выявления закономерностей изменений на их береговой линии. Эта информация используется для принятия обоснованных решений для местных сообществ, таких как разработка долгосрочных вариантов жилья, которые будут выдерживать изменение береговой линии.

Узнайте больше о программе DE Africa Coastlines и ее применении в Сенегале в этом разделе.видео.

Узнайте больше о том, как сообщества в Африке воспринимают последствия изменения климата для своих побережий.

Страхование, основанное на данных

Австралия

Австралийский страховой совет (ICA) рекомендовал использовать береговые линии DEA в качестве основного источника данных для оценки и понимания риска изменения береговой линии для инфраструктуры и активов по всей стране. ICA признает, что изменение климата приводит к повышению уровня моря и усилению опасностей на побережье, подвергая риску население, имущество и критически важную инфраструктуру. Оно также признает, что это может сделать объекты непригодными для проживания. Использование продуктов и инструментов наблюдения Земли, таких как DEA Coastlines, позволит страховой отрасли проводить обоснованную оценку рисков для этих активов и выявлять возможности для лиц, принимающих решения, и отрасли адаптировать и защищать инфраструктуру, что в конечном итоге сделает страхование более доступным.

Африка

В Африке, по оценкам,уровень проникновения общего страхования(включая страхование имущества, здоровья и активов) составил всего 1,8% по сравнению со среднемировым показателем в 3,3% в 2020 году. Продукты и инструменты для наблюдения Земли, такие как DE Africa Coastlines, открывают рынок в Африке для проведения обоснованной оценки страховых рисков. Страховые компании могут использовать данные, чтобы быть более информированными и уверенными в себе при страховании прибрежных активов, более эффективно рассчитывать страховые взносы и оценивать претензии. По оценкам, продукты и инструменты DE Africa могут приносить страховому сектору дополнительную прибыль в размере 54 миллионов долларов США в год. Дополнительный доход, оцениваемый на отраслевом уровне, также может привести к созданию 4500 новых прямых рабочих мест и около 9000 непрямых в Африке, что принесет заработную плату в размере 56 миллионов долларов США и 105 миллионов долларов США соответственно.

Узнайте больше о потенциале береговых линий Африки в аналитическом отчете "Затраты на побережье".

Уроки прошлого: оценка воздействия мер по управлению прибрежными районами

Голд-Кост, Австралия

ТоГородской совет Голд-КостаиУниверситет Гриффитапользовались инструментами DEA Coastlines и записными книжками наПесочница DEAколичественно оценить и описать последствия действий по управлению прибрежными районами на острове Южный Страдброк. В 1986 году стремительный и динамичный вход в реку Неранг был укреплен с помощью тренировочных стен, а также была создана искусственная система отвода песка, чтобы поддерживать естественный приток песка к острову Южный Страдброк. После внедрения системы отвода песка южные береговые линии острова, как было замечено, скорректировались и стабилизировались в течение следующих трех десятилетий.Учебапредставители Городского совета Голд-Коста и Университета Гриффита выяснили, что текущие работы по перекачке песка продолжают поддерживать естественный приток песка к острову Южный Страдброк и по сей день, без каких-либо очевидных средне- или долгосрочных последствий для положения береговой линии. Команда надеется, что информация, полученная в результате использования береговых линий DEA, будет использована для обоснования будущих мероприятий по управлению прибрежными районами, запланированных в регионе на 2023 год и последующий период.

Сали Портудал, Сенегал

Береговая линия Сенегала является важным источником экономических и культурных ресурсов, предоставляя местным сообществам широкие возможности для трудоустройства в сфере туризма и рыболовства. ТоЭкологический центр Суиви(CSE) использовала данные о береговых линиях Африки для оценки изменения береговой линии на морском курорте Сали Портудал, где, по оценкам, в период с 1946 по 2001 год береговая линия в некоторых районах просела на 0,7-5 метров. В попытке остановить эрозию пляжей были построены волнорезы и другая инфраструктура для защиты береговой линии. Комиссия по охране окружающей среды (CSE) сочла эти меры неприемлемыми и привела к рекордной потере песка - 1 метр в год. В 2020 году были установлены новые волнорезы, чтобы предотвратить дальнейшее резкое перемещение песка в этом районе. Используя инструменты DE Africa Sandbox, команда CSE оценила эрозию побережья на этом участке побережья. В настоящее время волнорезы успешно защищают пляжи в отелях, в то время как в незащищенных районах наблюдается размыв пляжей примерно на 3 метра в год.

Узнайте больше о влиянии береговых линий DE Africa на сообщества в Африке здесь

Защита нашего рифа - Квинсленд, Австралия

Приливно-отливная зона - это область между самой высокой и самой низкой отметками прилива. Приливно-отливная зона DEA помогает нам понять некоторые из наиболее уязвимых экосистем с помощью 3D-карт, которые показывают глубину (перепад высот) пляжей Австралии, приливных отмелей, скалистых берегов и рифов. Эта информация помогает нам понять, как меняется приливно-отливная зона из-за приливов. Эти данные, дополненные долгосрочными изменениями, выявленными с помощью береговых линий DEA, могут быть использованы для получения высокоточной картины, необходимой для принятия обоснованных решений и планирования. Доктор Робин Биман (Robin Beaman) из Университета Джеймса Кука использовал данные DEA о приливной высоте в качестве ключевого источника данных для разработки 30-метровой батиметрической сетки Большого Барьерного рифа, Торресова пролива и Северной Австралии. Эти продукты обеспечивают важнейшую связь и согласованные данные о высотах при переходе от океана к суше, позволяя улучшить моделирование и принятие решений в прибрежной зоне для таких применений, как оценка рисков и управление средой обитания.

Узнайте больше о приливно-отливном возвышении DEA здесь

Как принять участие

Ознакомиться с продуктом DEA Coastlines можно на платформе DEA Maps, которая обеспечивает интерактивное ознакомление с продуктом:https://maps.dea.ga.gov.au/story/DEACoastlines

Более подробную информацию о программах Digital Earth Australia и Digital Earth Africa можно найти на их веб-сайтах.

• Цифровая Земля Австралии -https://www.dea.ga.gov.au
• Цифровая Земля Африки -https://www.digitalearthafrica.org

Чтобы получить доступ на основе карт к службам DEA Coastlines, DE Africa Coastlines и DEA Intertidal Elevation services, а также ко многим другим службам на базе Landsat, ознакомьтесь сЦифровые карты Земли АвстралиииЦифровая карта Африки на Земле.

Все сервисы DE Australia и DE Africa также доступны через бесплатные среды обучения и анализа, предоставляемые песочницами DE Australia и DE Africa. В состав "песочниц" входят образцы данных и записные книжки Jupyter, которые позволяют вам экспериментировать с наборами данных наблюдений Земли DE Australia и DE Africa и изучать приложения для проверки концепции.

Посещатьhttps://app.sandbox.dea.ga.gov.au or https://sandbox.digitalearth.africaчтобы зарегистрироваться для создания новой учетной записи.

О спутнике Landsat

С 1972 года спутники Landsat непрерывно получают изображения земной поверхности, поверхностных вод и прибрежных районов, предоставляя непрерывные данные, которые помогают землеустроителям и политикам принимать обоснованные решения о природных ресурсах и окружающей среде. Миссия совместно управляется Геологической службой США и НАСА. Данные, полученные со спутников Landsat, поступают из Центра наблюдений и науки о земных ресурсах Геологической службы США (EROS) в Су-Фолс, Южная Дакота.

Узнайте больше о Landsat на сайтеhttps://www.usgs.gov/landsatиhttps://landsat.gsfc.nasa.gov

Узнайте больше о продуктах Landsat на сайтеhttps://www.usgs.gov/landsat-missions/landsat-science-products