Spørg Zachary Foltz
Spørgsmål til Climate Detectives-webinaret: Store naturkatastrofer og menneskeskabte katastrofer fra rummet
Studerende kunne sende ESA deres jordrelaterede spørgsmål indtil 5. december 2024. Disse spørgsmål blev delvist besvaret af eksperten i webinaret. For at besvare alle de indsendte spørgsmål fra holdene skrev Zachary Foltz svarene ned for at hjælpe holdene med at undersøge deres projekter og give mere indsigt i relevante emner.
Tusind tak for det!
Om Zachary Foltz
Mit navn er Zach Foltz, og jeg er i øjeblikket forskningsingeniør hos ACRI-ST, et fjernmålingsfirma i Sydfrankrig. Mit arbejde består primært i at støtte ESA i aktiviteter i forbindelse med det internationale charter "Space and Major disasters" og "Committee on Earth Observations Satellites' Working Group on Disasters", som begge er humanitære initiativer, der involverer brugen af jordobservationsdata for bedre at kunne håndtere katastrofesituationer verden over. Det internationale charter fokuserer på den umiddelbare reaktionsfase i forbindelse med naturlige og menneskeskabte katastrofer som oversvømmelser, skovbrande, jordskælv, olieudslip osv. Under katastrofer leverer satellitter fra de 17 medlemsorganisationer i charteret hurtigt billeder af de berørte områder, selv i fjerntliggende eller utilgængelige regioner. Disse oplysninger kan hjælpe eksperter med at vurdere skader, organisere nødhjælpsoperationer og planlægge den bedste måde at genopbygge på. Jeg er uddannet civilingeniør med fokus på vandressourcer og byplanlægning og tog min master i Environmental Hazards and Risks Management på universitetet i Nice i Frankrig. Min overgang fra civilingeniør til jordobservation og katastrofehåndtering skyldes, at jeg kombinerede min tekniske baggrund med en passion for de kritiske miljøudfordringer, vi står over for som samfund i dag.
Dine spørgsmål
Katastrofer
Ja, astronauter observerer og fotograferer jævnligt katastrofer (f.eks. orkaner, skovbrande) og miljøforandringer som skovrydning eller skrumpende gletsjere, hvilket giver et unikt perspektiv på jordens forandringer.
Det kan være svært at skelne mellem menneskeskabte katastrofer og naturkatastrofer, især fordi mange katastrofer i dag er påvirket af menneskelig aktivitet. Katastrofer klassificeres generelt i to brede kategorier:
- Naturkatastrofer: De stammer fra naturlige processer på jorden, som f.eks. jordskælv, orkaner, tsunamier, vulkanudbrud eller skovbrande.
- Antropogene (menneskeskabte) katastrofer: De er direkte eller indirekte forårsaget af menneskelige handlinger, f.eks. industriulykker, olieudslip, atomkatastrofer eller oversvømmelser forårsaget af skovrydning.
Men forskellen bliver mere og mere udvisket:
- Klimaforstærkede naturkatastrofer: For eksempel er skovbrande naturlige fænomener, men deres hyppighed og intensitet forstærkes af menneskeskabt global opvarmning og dårlig arealforvaltning.
- Hybride katastrofer: Begivenheder som dæmningsbrud under oversvømmelser eller jordskred udløst af skovrydning involverer både naturlige og menneskelige komponenter.
En mere nuanceret klassificeringstilgang tager højde for de underliggende årsager og medvirkende faktorer:
- Primær årsag: Blev begivenheden udløst af en naturlig proces eller en menneskelig handling?
- Medvirkende faktorer: Forstærkede menneskelige aktiviteter alvorligheden, hyppigheden eller virkningen?
For eksempel kan en skovbrand i en tør sæson klassificeres som "naturlig", hvis den skyldes lynnedslag, men hvis den forværres af menneskeskabt klimaopvarmning, vil den blive betegnet som "klimapåvirket". Katastrofer findes således ofte på et spektrum mellem naturlige og menneskeskabte årsager.
Satellitter kan ikke stoppe naturkatastrofer, men de kan forbedre forebyggelsesindsatsen ved at give tidlige advarsler. For eksempel kan overvågning af havets overfladetemperatur hjælpe med at forudsige orkaners dannelse tidligere. Men at forstyrre en storm fysisk (f.eks. ved at sprede kemikalier) er i øjeblikket umuligt på grund af teknologiske og etiske begrænsninger.
Ja, satellitter overvåger atmosfæriske og oceaniske forhold (f.eks. Sentinel-3 for havets overfladetemperatur og Sentinel-5P for atmosfærens sammensætning). Præcise prognoser forbedrer katastrofeberedskabet, beskytter afgrøder og reducerer økonomiske tab.
Rumteknologi muliggør katastrofeovervågning i realtid (oversvømmelser, brande, jordskælv), systemer til tidlig varsling og vurdering af skader med henblik på genopretning efter katastrofen. For eksempel:
Sentinel-1: Overvåger oversvømmelser og jordforskydninger.
Sentinel-2: Sporer vegetationens genopretning efter skovbrande.
Katastrofer forudsiges ved hjælp af fjernmåling (f.eks. temperatur, jordfugtighed, tektonisk aktivitet) og modeller, der kombinerer satellitdata med meteorologiske optegnelser. For eksempel:
- Oversvømmelser: Overvåges ved hjælp af data om nedbør og jordfugtighed.
- Tørke: Forudsagt via vegetationsindeks og anomalier i nedbør.
Hold dig informeret: Hold dig opdateret om lokale vejrmønstre, sæsonbetingede risici (som oversvømmelser, storme eller hedebølger) og potentielle naturkatastrofer. Følg officielle kilder som meteorologiske institutter og lokale beredskabstjenester.
Lav en nødplan: Hav en nødplan for familien, der omfatter sikre mødesteder, nødkontakter og evakueringsruter. Opbevar en katastrofepakke med vigtige ting som vand, ikke-letfordærvelige fødevarer, lommelygter, batterier, førstehjælpsudstyr og vigtige dokumenter på et sikkert og let tilgængeligt sted.
Styrk dit hjem: Afhængigt af risikoen i dit område skal du forstærke dit hjem for at gøre det mere modstandsdygtigt. For eksempel ved at sikre vinduer og døre mod orkaner eller sikre, at dit hus er brandsikkert i områder, der er udsat for skovbrande.
I fremtiden vil jordobservationsteknologien blive meget bedre til at hjælpe os med at forudsige og reagere på naturkatastrofer. Nye satellitter vil tage klarere og hyppigere billeder af jorden, så vi kan spore storme, oversvømmelser og skovbrande i realtid. Avancerede sensorer vil måle ændringer i land, hav og atmosfære og hjælpe forskere med at forudsige begivenheder som jordskælv eller orkaner tidligere. Droner og kunstig intelligens vil arbejde sammen med satellitter for at analysere data hurtigere og lede redningsindsatsen. Disse værktøjer vil gøre det lettere at forberede sig på katastrofer, redde liv og beskytte samfund.
Jordskælv er de mest udfordrende, da de opstår pludseligt og er svære at forudsige. I modsætning til orkaner og oversvømmelser, som kan spores, mens de udvikler sig, sker jordskælv dybt under jorden, hvilket gør det meget svært at opdage dem, før de rammer. Satellitter kan ikke "se" ind i jorden for at vide, hvornår de tektoniske plader vil flytte sig. Det, satellitter kan gøre, er at hjælpe, når jordskælvet allerede er sket. De kan bruge specialværktøjer som Synthetic Aperture Radar (SAR) til at kortlægge, hvordan jorden bevægede sig under skælvet. Det hjælper forskerne med at se, hvor skaderne er værst, og lede redningshold til de områder, der har mest brug for hjælp. Satellitter kan også give realtidsbilleder af veje, bygninger og broer, der kan være kollapset, og hjælpe folk med at planlægge genopbygningsindsatsen. Mens forskere arbejder på at blive bedre til at forudsige jordskælv, er vi i øjeblikket afhængige af jordbaserede sensorer som seismometre til at opdage dem. Satellitter er mere nyttige til at vurdere konsekvenserne efter skælvet end til at forhindre det.
Sentinel-1: Sporer oversvømmelser og jordskred ved hjælp af radar.
Sentinel-2: Overvåger skovbrande og vegetationens sundhed.
Sentinel-3: Observerer havets overfladetemperatur til brug for stormforudsigelser.
Sentinel-5P: Analyserer luftforurening og vulkanudbrud.
Når flere katastrofer indtræffer på samme tid, opstår der etiske dilemmaer omkring, hvordan satellitressourcerne skal prioriteres. Skal satellitdata f.eks. allokeres til den mest alvorlige katastrofe, eller skal de spredes ligeligt over alle berørte områder, selvom nogle måske har en mindre umiddelbar indvirkning? Beslutningen om, hvilke regioner eller begivenheder der skal have mest opmærksomhed, kan rejse vanskelige spørgsmål om retfærdighed og balance mellem ressourcerne. Derudover kan nogle regioner mangle den teknologiske kapacitet til effektivt at bruge satellitdataene, hvilket fører til bekymringer om at sikre lige adgang til kritisk information til katastrofeberedskab. Løsninger involverer internationale samarbejder (f.eks. CEOS) for at koordinere brugen af satellitter på en retfærdig måde.
Ja, det er muligt at opdage og analysere en storms intensitet i realtid ved hjælp af satellitdata. Stormens intensitet kan overvåges ved hjælp af en kombination af vejrsatellitter og avancerede sensorer, som sporer forskellige parametre som vindhastighed, skystruktur og nedbør. Satellitter som f.eks. Meteosat (EUMETSAT) og GOES (NOAA) overvåger løbende vejrforholdene over Europa og andre regioner i realtid. De leverer højfrekvente billeder (hvert 5.-15. minut), der viser stormdannelse, skybevægelser og intensitet.
Det kan satellitter:
- Opdag skadelig afstrømning fra landbruget, der forårsager algeopblomstring i havene.
- Overvåger industrielle udledninger og leverer data til lovgivning.
- Spor mikroplast i vand og atmosfæriske partikler.
- Hjælp til præcisionslandbrug ved at optimere brugen af vand og gødning.
De største forhindringer for internationalt samarbejde om katastrofeberedskab ved hjælp af jordobservationssatellitter er bl.a:
- Politiske og juridiske barrierer: Lande kan have forskellige politikker for deling af satellitdata, især hvis dataene er følsomme eller relateret til den nationale sikkerhed. Det kan forsinke eller begrænse adgangen til vigtige oplysninger i katastrofesituationer.
- Teknologiske huller: Ikke alle lande har samme adgang til den nyeste satellitteknologi eller mulighed for at behandle og fortolke data hurtigt. Det kan skabe ubalance i, hvor hurtigt nogle lande kan reagere på katastrofer.
- Deling og koordinering af data: Der kan være udfordringer med at koordinere deling af satellitdata på grund af forskelle i satellitsystemer, dataformater eller kommunikationsnetværk.
For at overvinde disse forhindringer har organisationer som Udvalget for jordobservationssatellitter (CEOS) arbejde for at sikre, at data deles frit og er tilgængelige i krisetider. Ved at standardisere dataformater, forbedre internationale aftaler og oprette hurtige datadelingsprotokoller kan disse udfordringer minimeres, hvilket fører til mere koordinerede og effektive katastrofeindsatser.
Klimaforandringer
Europa har oplevet en stigning i ekstreme vejrfænomener på grund af det varmere klima. Denne tendens er drevet af flere faktorer:
Klimaforandringer: Den globale opvarmning forstærker ekstreme hændelser som hedebølger, oversvømmelser og storme. Varmere temperaturer fører til større fordampning, mere fugt i atmosfæren og intensiverede regnhændelser.
Forstyrrelse af jetstrømmen: Opvarmningen af Arktis svækker og destabiliserer jetstrømmen, hvilket kan forårsage langvarige vejrmønstre i Europa, som f.eks. langvarige hedebølger eller intense storme.
Middelhavets tropisk-lignende cykloner (Medicanes): Varmere havoverfladetemperaturer i Middelhavet kan skabe orkanlignende storme, der ligner dem, man ser i Den Mexicanske Golf, men i mindre målestok.
Urbanisering og ændringer i arealanvendelse: Øget urbanisering og skovrydning kan forværre virkningerne af sådanne fænomener, som f.eks. forværrede oversvømmelser og varmeøer i byerne.
Højere temperaturer bremser Golfstrømmen ved at forstyrre den termohaline cirkulation, som er afhængig af temperatur- og saltholdighedsgradienter. Denne opbremsning kan føre til kraftigere storme, stigning i havniveauet ved USA's kyster og koldere vintre i Europa.
Der findes teknologier til vejrmodifikation (f.eks. cloud seeding), men de er begrænset til effekter i lille skala, som f.eks. øget regn lokalt. Manipulation i stor skala, som f.eks. at skabe storme, ligger uden for den nuværende kapacitet.
Ja, mennesker har udviklet nogle måder at påvirke vejret på, men effekten er begrænset. For eksempel indebærer "cloud seeding", at man tilsætter små partikler (som sølvjodid) til skyerne for at få dem til at regne. Denne metode er blevet brugt nogle steder til at øge nedbøren, især under tørkeperioder. Men den er ikke 100% pålidelig, og det er umuligt helt at kontrollere, hvor eller hvor meget det regner. Det er ikke muligt at skabe eller kontrollere store vejrbegivenheder som orkaner med den nuværende teknologi.
ESA bidrager ved at udvikle og opsætte satellitter (f.eks, Sentinel-serien under Copernicus), der overvåger udledning af drivhusgasser, afskovning og tab af is. Det finansierer også innovative projekter som analyse af kulstofopsamling, overvågning af vedvarende energi og systemer til tidlig varsling af ekstremt vejr.
ESA-satellitter måler luftforurening (f.eks. NO₂, CO₂, metan), overvåger havets sundhed (f.eks. plastforurening, temperatur) og sporer afskovning eller ørkendannelse. Disse data hjælper beslutningstagere med at skabe bæredygtige strategier, f.eks. skovrejsningsprojekter eller initiativer til forbedring af luftkvaliteten i byerne.
ESA's forskning og teknologi fokuserer på at udnytte banebrydende satellitsystemer til at tackle de to udfordringer med forurening og klimaforandringer. Satellitter som Sentinel-5P og Copernicus' antropogene CO₂-overvågningsmission (CO₂M) måle CO₂- og metanudledning globalt. Disse værktøjer hjælper med at verificere overholdelse af internationale aftaler som Paris Climate Accord. ESA's GlobEmission-projektet kombinerer satellitdata med modellering for at identificere og spore industrielle udledninger i realtid. ESA fremmer overvågning af luftkvaliteten i byerne ved hjælp af satellitdata og integrerer dem med sensorer på jorden for at udvikle renere bydesign. CryoSat-2 måler isens tykkelse, mens Sentinel-1 sporer gletsjerbevægelser. Disse data er afgørende for at forstå stigningen i havniveauet. Sentinel-3 måler havoverfladens temperatur og havets farve for at overvåge marine økosystemer, der påvirkes af klimaforandringer.
Satellitter og innovative telemålingsteknikker er ved at blive uundværlige til overvågning og håndtering af miljøforurening forårsaget af menneskelige aktiviteter. På den jordbaserede side er satellitter som Sentinel-2 kan overvåge afgrødernes sundhed, opdage overgødede områder og kortlægge afstrømning af næringsstoffer ved hjælp af spektralbånd, der er følsomme over for vegetation og jordfugtighed. Disse data kan bruges til at styre præcisionslandbrug og reducere miljøpåvirkningen. Højopløselige satellitter som WorldView-3 og Sentinel-2 kan spore ulovlig affaldsdumping og overvåge industrielle emissioner. På havsiden kan SAR (f.eks. Sentinel-1) opdage olieudslip på havoverfladen, selv i dårligt vejr eller om natten, hvilket muliggør en hurtigere indsats og oprydning. Algeopblomstringer forårsaget af overskydende næringsstoffer (fra gødning) kan spores ved hjælp af klorofyl-a-koncentrationer målt af Sentinel-3's Ocean and Land Colour Instrument (OLCI). Generelt understøtter kontinuerlig overvågning evidensbaseret politisk beslutningstagning, f.eks. fastsættelse af grænser for landbrugets afstrømning, emissioner og skovrydning.
Vær fortaler for forandring via sociale medier, deltag i lokale bæredygtighedsprojekter, og skab opmærksomhed gennem uddannelse og aktivisme. Unge mennesker kan gå foran med et godt eksempel gennem en bæredygtig livsstil og ved at lægge pres på politikerne for at få dem til at handle.
Ja, det er sandsynligt, at efterspørgslen efter telemålingseksperter vil stige på grund af klimaforandringerne. Fjernmålingsteknologier, såsom satellitter, droner og luftfotosystemer, spiller en afgørende rolle i..:
- Overvågning af miljøforandringer: Registrering af ændringer i gletsjere, havniveauer, skovrydning, ørkendannelse og byudvidelse.
- Forudsigelse og reaktion på katastrofer: Identificere tidlige advarselstegn for orkaner, oversvømmelser, skovbrande og tørke. Fjernmåling kan f.eks. spore brandfarlige områder ved at overvåge vegetationens tørhed og temperatur.
- Overvågning af kulstofemissioner: Kortlægning og kvantificering af kulstofkilder og -dræn, der hjælper med internationale klimaaftaler og -politikker.
- Vurdering efter en katastrofe: Evaluering af skadernes omfang og støtte til genopretning efter katastrofer.
Efterhånden som konsekvenserne af klimaforandringerne vokser, vil regeringer, forskere og private sektorer i stigende grad være afhængige af telemålingsdata til afbødnings- og tilpasningsstrategier. Klimaforandringerne skaber et presserende behov for nøjagtige data i realtid om jordens systemer for at informere om beslutningstagning, udvikle afbødningsstrategier og forudsige fremtidige scenarier. Remote sensing er blevet en hjørnesten i håndteringen af klimarelaterede udfordringer.
Spørgsmål om teamets projekter
Sentinel-2 er ideel til dette. Dens multispektrale billeddannelse omfatter NIR- og VIS-bånd, hvilket gør den velegnet til vegetationsanalyse og sammenligning med dronebilleder. Sentinel-2-satellitterne besøger et hvilket som helst sted på jorden hver 5 dagehvilket muliggør overvågning af vegetationsændringer i næsten realtid. Sentinel-2-data kan bruges til at beregne vegetationsindekser som NDVI (normaliseret forskel i vegetationsindeks) og NDWI (normaliseret forskel på vandindeks) til at opdage tørkestress, afgrødesundhed og biomasseanomalier.
Ja, SAR (syntetisk apertur-radar) teknologi fra Sentinel-1 kan registrere underjordiske træk som rørledninger eller vandkanaler, især hvis de kombineres med historiske kort over byudvidelser. Selv om den primære anvendelse er overfladeovervågning, gør SAR's evne til at registrere strukturelle ændringer og vandindhold under overfladen den til et nyttigt værktøj i kombination med andre datasæt. Selv om dens indtrængningsdybde er begrænset (nogle få centimeter til meter afhængigt af jordtype), kan den stadig registrere Overfladedeformationer forårsaget af underjordisk vandbevægelse, erosion eller hulrum i undergrunden.
Mudderstøv, især efter oversvømmelser, kan bidrage til luftforurening, når det tørrer og spredes i atmosfæren. Man kan opdage og analysere denne forurening ved hjælp af satellitsensorer, der overvåger aerosolpartikler i atmosfæren. Sentinel-5P (TROPOMI) er ideel til at opdage luftforurenende stoffer, herunder støvpartikler, fine aerosoler og partikler (PM). Den måler Optisk dybde for aerosoler (AOD)som angiver koncentrationen af partikler i luften. Sentinel-3 Sporer overfladerefleksion og aerosolkoncentrationer. Det kan identificere støvspredning over berørte områder.
Planter har brug for vand for at vokse, og nedbør (som regn) er en af de vigtigste måder, de får det på. For lidt regn kan få planterne til at tørre ud og holde op med at vokse, mens for meget kan oversvømme jorden og skade deres rødder. Jordfugtighedssensorer er værktøjer, der måler, hvor meget vand der er i jorden. Landmænd og forskere bruger disse sensorer til at sikre, at planterne får den rette mængde vand, så de vokser sig sunde og stærke, samtidig med at de sparer på vandet.
Mikroplast er bittesmå stykker plast, der kan svæve i luften og lægge sig på land og i havet. Disse partikler kan absorbere varme fra solen, hvilket kan bidrage til at opvarme atmosfæren. De kan også påvirke skydannelsen ved at fungere som små "frø" for vanddråber, hvilket potentielt kan ændre vejrmønstrene. Forskerne er stadig i gang med at undersøge de fulde effekter, men mikroplast øger problemerne med forurening og klimaforandringer.
Mudderstøv, især efter oversvømmelser, kan bidrage til luftforurening, når det tørrer og spredes i atmosfæren. Man kan opdage og analysere denne forurening ved hjælp af satellitsensorer, der overvåger aerosolpartikler i atmosfæren. Sentinel-5P (TROPOMI) er ideel til at opdage luftforurenende stoffer, herunder støvpartikler, fine aerosoler og partikler (PM). Den måler Optisk dybde for aerosoler (AOD)som angiver koncentrationen af partikler i luften. Sentinel-3 Sporer overfladerefleksion og aerosolkoncentrationer. Det kan identificere støvspredning over berørte områder.
Sådan arbejder du med satellitdata
- Identificer begivenhedens detaljer
- Find ud af følgende ud fra nyhedsartiklen:
- Sted for begivenhed (f.eks. by, region eller koordinater).
- Dato for begivenheden (eller en række datoer omkring katastrofen, f.eks. oversvømmelser, skovbrande).
- Eksempel: Der var en oversvømmelse i Valencia i Spanien den 31. oktober 2024.
- Få adgang til Copernicus/Sentinel-platformen
- Naviger til et værktøj, der giver adgang til Sentinel-data:
- Copernicus EO-browser
- Sentinel Hub EO-browser
- Indstil interesseområdet (AOI)
- Brug platformens kortinterface til at vælge det berørte område.
- For eksempel i Copernicus EO Browser:
- Søg efter et sted: Panorer til det område på kortet, du gerne vil visualisere data over
- Tegn et AOI: Definer en kasse eller polygon omkring det berørte område.
- For eksempel i Copernicus EO Browser:
- Angiv tidsintervallet
- Indstil datointervallet, eller gå til en dato før begivenheden for at inkludere katastrofedagen og dagene før/efter for at sammenligne billeder fra før og efter begivenheden.
- Et eksempel: For en oversvømmelse den 31. oktober 2024:
- Startdato: 10. oktober 2024.
- Slutdato: 10. november 2024.
- Alternativt kan du visualisere en dato før begivenhederne og scrolle gennem billederne på tværs af og efter begivenheden.
- Vælg satellit og datatype
- Vælg relevante Sentinel-dataprodukter baseret på katastrofetypen:
- Sentinel-1 (SAR): Fremragende til at opdage oversvømmelser og overvåge vandets udbredelse, fordi det kan trænge igennem skyer.
- Sentinel-2 (optisk): Nyttig til vurdering af landskader, vegetation og infrastruktur, men påvirkes af skyer.
- Et eksempel: Hvis katastrofen involverede kraftig regn og skyer, skal du prioritere Sentinel-1.
- Visualiser billederne
- Åbn satellitbillederne for at se det katastroferamte område.
- Brug forudkonfigurerede lag (f.eks. "False Color" til vegetation eller "Flood Detection" til vand).
- Sammenlign før- og efterbilleder ved hjælp af værktøjerne "Sammenlign" eller "Stryg".
- Download data (valgfrit)
- Hvis du har brug for en dybere analyse, kan du downloade dataene til brug i software som QGIS eller ArcGIS.
- Formaterne er normalt GeoTIFF, JPEG eller rå Sentinel-dataprodukter.
- Analyser og fortolk
- Se efter synlige tegn på katastrofen:
- Oversvømmelser: Vanddækkede områder (mørke på SAR eller lyse i False Color Composite).
- Brande: Brandsår eller røgfaner.
- Jordskred: Ændringer i terræn eller vegetationsdække.
EN 
CS 
DA 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HU 
IT 
LV 
LT 
NL 
NB 
PL 
PT 
RO 
SK 
SL 
SV 
ES