Наблюдения за водой из космоса способствуют лучшему пониманию причин наводнений в Австралии

Норман Мюллер

Геофизические исследования Австралии способствуют лучшему пониманию опасности природных явлений и стихийных бедствий благодаря наблюдениям за состоянием воды из космоса. Это поддерживает способность Австралии снижать экономические, социальные и экологические последствия наводнений.

Впервые опубликованный в 2014 году журнал Geoscience AustraliaНаблюдения за водой из космоса (WOfS)продукт содержит историческую информацию о том, где находятся поверхностные воды в Австралии.

WOfS - это первая в мире карта наличия поверхностных вод в масштабе континента, составленная на основеСпутник землиспутниковые снимки. Они охватывают весь австралийский континент и показывают наличие воды за 27-летний период. С помощьюСпутник землиданные WOfS полезны в "масштабе паддока", предоставляя количественное представление о том, как часто в Австралии наблюдались поверхностные воды.

Доступно онлайн в виде карты черезАвстралийский информационный портал о рисках наводнений WOfS предоставляет информацию о том, где обычно можно увидеть воду, например, в озерах и реках, и где это необычно, например, во время наводнений.

Австралийский репортаж WOfS, показывающий краткую информацию о том, как часто спутники Landsat наблюдали за водой с 1987 года

Историческая проблема - наводнения в Австралии

Поскольку многие районы Австралии очень уязвимы к наводнениям, борьба с этой опасностью является ключевой задачей для местных сообществ, правительств, страховщиков и промышленных предприятий. С финансовой точки зрения наводнения являются одной из наиболее разрушительных форм наводнений.природная опасностьперед Австралией.

Чтобы повысить качество, доступность информации о наводнениях по всей Австралии, министерствоНациональный проект по информированию о рисках наводнений (NFRIP)исследование было проведено по заказу правительства Австралии в 2011 году. Ключевым компонентом NFRIP была разработка продукта для наблюдений за водными ресурсами, который должен был обеспечить последовательную общенациональную оценку состояния поверхностных вод за предыдущие десятилетия.

Исторически сложилось так, что исследования наводнений, проводимые с целью понять степень подверженности наводнениям, были сосредоточены на населенных пунктах, которые в основном расположены вокруг побережья Австралии. Это неудивительно, поскольку эти районы обладают наибольшим потенциалом причинения наибольшего ущерба в кратчайшие сроки. Однако это привело к значительному информационному пробелу в понимании опасности наводнений и поведения поверхностных вод в целом на обширных внутренних территориях Австралии.

WOfS играет ключевую роль в заполнении этого пробела, дополняя исследования наводнений, предоставляя историческую справку о том, как часто наблюдались поверхностные воды на всем австралийском континенте в период с 1987 года по настоящее время.

Данные о местоположениях по всей Австралии, для которых доступны исследования наводнений, взяты с австралийского информационного портала о рисках наводнений

Картографирование поверхностных вод с использованием спутниковых данных

Для разработки WOfS компания Geoscience Australia разработала автоматизированный алгоритм картографирования водных объектов для определения наличия воды на спутниковых снимках. Австралия была разделена на ячейки сетки размером 25 на 25 метров, к каждой ячейке был применен соответствующий алгоритм. WOfS регистрировала количество раз, когда вода была обнаружена для каждой ячейки при каждом прохождении спутника с 1987 года по сегодняшний день.

Для каждого местоположения ячейки обнаруженная вода сравнивается с четкими наблюдениями (т.е. наблюдениями, на которые не влияют облака, тени или другие проблемы с качеством), чтобы получить процентное значение количества наблюдений за водой в каждом местоположении с 1987 года. Цвет этого сводного слоя показывает, как часто наблюдалась вода в каждой ячейке, при этом возможные наводнения отображаются в низких значениях (от красного до желтого цветов), в то время как постоянные водоемы, такие как озера и плотины, имеют высокие значения (от синего до фиолетового цветов).

В каждой ячейке таблицы WOfS отображает: количество четких спутниковых наблюдений за период с 1987 года по настоящее время; количество случаев обнаружения воды; процент четких наблюдений; и степень уверенности (или вероятности) в том, что данные наблюдений за водой в данном месте верны.

Спутник землиспутники имеют определенный орбитальный цикл, в результате чего они проходят над одним и тем же местом каждые 16 дней. Это означает, что каждый спутник будет видеть одно и то же место примерно 23 раза в год. Для обычного местоположения в WOfS доступно более 600 точных наблюдений за 27 лет. Для некоторых местоположений доступно более 1000 наблюдений. Однако из-за 16-дневного цикла, приводящего к временному разрыву между последовательными наблюдениями, можно пропустить некоторые наводнения, которые могут начаться и закончиться до того, как спутник сможет их наблюдать.

Пример различий между водой, которую можно увидеть часто (например, дамбы синего цвета), и водой, которую можно увидеть редко (например, наводнения красного цвета) в окрестностях города Дирранбанди на юге Квинсленда.

Как WOfS может быть применен для решения сложных задач

Согласованность и количественный характер данных, предоставляемых WOfS, повышают эффективность, сокращают накладные расходы и помогают понять последствия наводнений

Хотя WOfS служит дополнением к исследованиям наводнений, наблюдения и данные, отображаемые в этом продукте, критически важны для районов, в которых не проводились исторические исследования наводнений, таких как внутренние районы Австралии. Несмотря на меньшую плотность населения, эти внутренние районы важны. Они являются домом для крупных сельскохозяйственных и ресурсодобывающих предприятий; обеспечивают ключевые железнодорожные и автомобильные транспортные связи, соединяющие крупные экономические центры; и содержат экологические активы, важность которых для сообществ и экономической деятельности, расположенных на значительных расстояниях, становится все более очевидной

Эти внутренние районы могут быть особенно уязвимы к наводнениям, которые могут охватывать очень большие территории, на преодоление которых уходят месяцы и которые ведут себя менее предсказуемо. Продукт WOfS предоставляет визуализацию внутренних районов, которые более подвержены наводнениям и по которым исторически проходят паводковые воды.

На снимках показано обширное внутреннее наводнение, которое питает озеро Эйр (слева внизу изображения) из Купер-Крик, рек Диамантина и Джорджина. Также показан водосбор реки Дарлинг от ее истоков до озер Менинди и обширные поймы речной системы Дарлинг.

Куда ехать дальше

Компания Geoscience Australia недавно выпустила полный комплект программного обеспечения WOfS, выпущенного с 1987 года по настоящее время, что открывает захватывающие возможности для его применения для понимания наводнений и в других областях науки об окружающей среде в более широком смысле.

Помимо наводнений, только сейчас начинает выясняться, насколько полезной будет технология WOfS. Благодаря спутниковому картографированию поверхностных вод Австралии с течением времени Geoscience Australia может предоставлять правительству, промышленности и обществу более последовательную информацию, имеющую отношение к таким вопросам, как борьба с наводнениями и общественная безопасность, а также управление водно-болотными угодьями, инновации в сельском хозяйстве и развитие инфраструктуры.

Технология WOfS обладает значительным потенциалом для распространения в других регионах мира, особенно в странах с топографией, сходной с Австралией. Поскольку продукт основан на глобальном наборе спутниковых данных, передача технологии относительно проста, и она также может быть адаптирована к местным условиям с возможностью обмена результатами с международным сообществом по уменьшению опасности бедствий для улучшения глобальной информации о поверхностных водах.

Компания Geoscience Australia продолжит разработку WOfS, и ее планы на будущее включают использование данных с новых спутников для создания еще более качественного продукта. Благодаря сотрудничеству с другими агентствами и исследовательскими организациями существует большой потенциал для расширения набора продуктов WOfS для поддержки многих проектов, связанных с водой, и удовлетворения национальных потребностей в мониторинге окружающей среды, таких как отчетность о состоянии окружающей среды.

Партнерские отношения

WOfS стало возможным благодаря использованиюАвстралийский куб геофизических данных, совместная разработка Geoscience Australia,CSIROиНациональная вычислительная инфраструктура, как новый подход к хранению, организации и анализу спутниковых данных.

Дополнительная информация

• Получите доступ к наблюдениям за водой из космоса с помощьюИнтерактивные карты Австралии от Geoscience
• О наблюдениях за водой из космоса
• Национальный проект по информированию о рисках наводнений