Коперник — наблюдение на Земята от космоса и земята

Европа е една от най-интензивно използваните земни маси в света, с най-висок дял на фрагментиране на ландшафта поради селища и инфраструктура като магистрали и железници. Начинът, по който използваме земята, оказва значително въздействие върху околната среда — видове, екосистеми и местообитания. Земните ресурси на Европа също са подложени на засилен натиск поради последиците от изменението на климата, включително по-честите екстремни метеорологични събития, горски пожари, суши и наводнения.

От откъслечни снимки от въздуха до изображения с висока разделителна способност

Европейските национални органи отдавна събират информация относно покритието и използването на земята на местно, регионално и национално равнище. Тъй като търсенето и конкуренцията за земните ресурси нараства през втората половина на XX век, става ясно, че по-доброто и по-широко разбиране на връзките между използването на земята и нейното въздействие е от съществено значение за по-добрата защита на земята и почвените ресурси. За тази цел в средата на 80-те години заедно с националните органи ЕС реши да координира проследяването и наблюдението на земната повърхност и използването на земята отвъд границите.

През 1985 г. държавите — членки на ЕС, инициираха програмата „Коринe[i]“ (Координация на информацията за околната среда), с която се наблюдаваха първите съвместни усилия на държавите — членки на ЕС, за картографиране на земната повърхност в цяла Европа. В онези първи дни специалистите по управление на земята разчитаха на комбинация от наземни измервания и снимки от въздуха, в допълнение към често скъпи изображения с ниска разделителна способност едва от няколко сателита. Тъй като данните бяха фрагментирани, беше трудно да се получи сравнима представа за цяла Европа относно заплахите за европейските земни ресурси. Завършването на първото картографиране отне 10 години.

Високо в небето и долу на земята

Идеята на програмата „Коперник“[ii] е родена в края на 90-те години на миналия век ([1]), а първият му спътник е пуснат в орбита през 2014 г. Програмата се ръководи от Европейската комисия в тясно сътрудничество с Европейската космическа агенция и се подкрепя от държавите членки и различни европейски организации и агенции. „Коперник“ работи в шест тематични области: атмосфера, морска среда, изменение на климата, сигурност, управление на извънредни ситуации и земя.

Днес два от седемте спътника в орбита на „Коперник“— Сентинел 2А и Сентинел 2Б — имат специалната задача да наблюдават земята. Те предоставят изображения с висока пространствена и времева разделителна способност на всеки 5 дни, обхващайки целия регион на ЕАОС-39 ([2]) от край до край и извън него, като подпомагат мониторинга на земеделието, горското стопанство, използването на земята и промените в земната покривка, крайбрежните води и вътрешните водоеми. Те дори предоставят биофизични данни, като например данни за нивото на хлорофила в листата и съдържанието на вода в тях.

Тези два спътника се подпомагат от данни, събрани от над 100 други търговски и обществени мисии, плюс данни от голям брой съществуващи станции и датчици за наблюдение на земята и въздуха. Благодарение на „Коперник“ в наши дни, за да се извърши напълно подробно и точно картографиране на земните ресурси на Европа, отнема само около година.

Мониторинг на земната повърхност на „Коперник“

ЕАОС управлява паневропейските и местните компоненти на услугата за мониторинг на земната повърхност на „Коперник“. На практика ЕАОС гарантира, че получените изображения и набори от данни са лесно достъпни за обществеността и тяхното използване е безплатно. Тази услуга се превръща във все по-важен инструмент за събиране на данни от страна на националните агенции по околната среда, занимаващите се с градоустройство, участващите в управлението на използването и опазването на земните ресурси, от европейско до местно ниво.

ЕАОС използва данните от „Коперник“, за да оцени някои аспекти на здравето на европейските екосистеми и как се използва земята. Резултатите са представени в различни оценки на ЕАОС, включително в доклади за състоянието на околната среда и ключови показатели. Първият индикатор — за усвояване на земята[iii] — разглежда колко селскостопански, горски и други естествени площи са усвоени за градоустройствени цели и друго изкуствено разработване (вж. инструмента с данни за усвоените райони[iv]). Вторият индикатор на ЕАОС изчислява нивото на запечатване и непропускливост на почвата[v] в цяла Европа, като следи степента, в която почвата е покрита от сгради, бетон, пътища или други конструкции (вж. инструмента за преглед на данни за непропускливостта[vi]).

ЕАОС и други институции могат да използват тези заключения и данни в различни тематични или органически оценки. Например въз основа на данните и продуктите по програма „Коперник“  земеделските стопани могат да установят районите, в които градовете, селското стопанство, магистралите и строителството разделят ключови местообитания и да се предложат специфични за конкретното местоположение решения. По подобен начин изображенията от „Коперник“ помагат да се следи промяната на местообитанията и промените в земната покривка в мрежата от защитени територии на ЕС „Натура 2000[vii]“, която обхваща над 18 % от площта на ЕС и 7 % от морската ѝ територия (вж. инструмента за преглед на данните за „Натура 2000“[viii]).

Геопространствените данни, събрани от „Коперник“, формират и основата на това, което е известно като Атлас на градските зони[ix]. Експертите могат да проучат и сравнят подробните данни за почти 800 градски зони с над 50 000 жители в цяла Европа. Подробните слоеве от информация показват къде се намират промишлените, търговските и жилищните зони и парковете. Данните включват също информация за гъстотата на населението, височината на застрояване и транспортните коридори, пасищата, мочурищата и горите, разположени във или близо до тези градски райони.

Към повече знания и по-устойчив избор

С помощта на специален набор от сателити и технологични нововъведения, данните за наблюдение на земята и знанията за европейския ландшафт през следващите години ще се подобрят още повече. С очакваните подобрения в разделителната способност, включително прецизно до милиметър движение на земята и тематични детайли, като фенология и продуктивност на растителността, потенциалните приложения на изображенията предлагат множество възможности. Текущите планове за „Коперник“ предвиждат поставянето на още почти 20 сателита в орбита преди 2030 г., което допълнително ще разшири нивото и подробностите на събираната информация.

Данните, взети от „Коперник“ и спътниковата система на ЕС за навигация „Галилео[x]“, вече помагат на земеделските стопани да въведат прецизни земеделски техники при отглеждането на култури, при намаляване на количеството на напояване и пестициди, необходими през сезоните на отглеждане. Занимаващите се с градоустройство също използват все по-големите набори от данни, които са налице за градските ландшафти, за да наблюдават динамиката на жилищните сгради, което може да помогне например за управлението и подобряването на достъпа до обществения транспорт.

По подобен начин наблюдението на градските топлинни острови и достъпът до зелени площи, включително паркове, градини и гори, за жителите на града може да помогне да се подобри благосъстоянието и да се гарантира, че градовете са подготвени по-добре за изменението на климата.

В неотдавнашен доклад на ЕАОС относно ролята на природния капитал при създаването на политики[xi] се обсъжда как да натрупаме по-добри знания за устойчивото използване на природните ресурси, включително земята и почвата. Сателитните данни от „Коперник“ ще играят важна роля в това отношение в комбинация с директното наблюдение на биоразнообразието и екосистемите чрез други програми.