Аннотация
Жак Кусто предупредил, что люди оказывают негативное воздействие на коралловые рифы. Около трех десятилетий спустя профессор экологии и биологии Фил Дустан стал свидетелем широкомасштабной деградации и обесцвечивания коралловых рифов с близкого расстояния. Используя инструменты, которые он помог построить, как портативный спектрометр, Дустан с конца 1970-х годов отслеживает и наблюдает, как рифы разрушаются с пугающей скоростью.
За ужином на R.V. Calypso на якоре на левой стороне Glover's Reef в Белизе, Жак Кусто сказал Филу Дустану, что он подозревает людей, оказывающих негативное влияние на коралловые рифы. В это трудно поверить молодому океанскому экологу Дустану, работавшему на пышных коралловых рифах Карибского бассейна и Синайского полуострова. Это было в декабре 1974 года.
Но Кусто был прав. В последующие три с лишним десятилетия профессор экологии и биологии океана в Университете Чарльстона в Южной Каролине Дустан стал свидетелем широкомасштабной деградации и обесцвечивания коралловых рифов с близкого расстояния. В конце 1970-х годов Дустан помог создать портативный спектрометр, инструмент для измерения света, испускаемого кораллами. Используя свой спектрометр, Дустан мог видеть свет, отраженный и созданный различными организмами, входящими в состав живых рифов. С тех пор он наблюдал, как рифы разрушаются с пугающей скоростью. Недавно он обнаружил, что спутник Landsat предлагает способ оценки этих изменений в глобальном масштабе. Используя инновационный способ отображения изменений коралловых рифов во времени, Дустан теперь может найти "горячие точки", где усилия по сохранению должны быть направлены на защиту этих деликатных сообществ.
Большинство коралловых рифов, расположенных на мелководье, видны спутникам, использующим пассивное дистанционное зондирование для наблюдения поверхности Земли. Но коралловые рифы представляют собой сложные экосистемы, в которых встречаются коралловые виды, песок и вода, отражающие свет. Дустан обнаружил, что в настоящее время орбитальные спутники не обладают пространственным или спектральным разрешением, необходимым для проведения различия между ними и конкретной классификации состава коралловых рифов. Поэтому вместо того, чтобы пытаться классифицировать сложную по своей природе коралловую экосистему для мониторинга их здоровья, Дустан начал искать изменения, поскольку общая отражающая способность географического положения меняется с течением времени.
Дустан использует временные ряды данных Landsat для расчета так называемой временной текстуры - в основном карты, показывающей, где произошли изменения на основе статистического анализа информации о отражательной способности. Хотя Дустан не может диагностировать тип изменения с временной текстурой, он может установить, где произошли серьезные изменения. Коралловые сообщества имеют сезонные ритмы и периодичность, но более крупные и значительные изменения проявляются в виде статистических выбросов на картах временной текстуры и часто коррелируют со спадом рифов.
Пример из практики
Риф Карифорта, названный в честь HMS Карифорта, британского военного корабля XVIII века, который сел на мель на рифе в 1770-м году
Используя хорошо охарактеризованный риф Карифорта в качестве средства управления, Дустан рассчитал временную текстуру рифа, используя серию из 20 снимков со спутника Landsat, собранных между 1982 и 1996 годами. Полученные в результате карты временной текстуры коррелировали с известными районами значительных потерь кораллов (где коралловые сообщества превратились в субстраты с преобладанием водорослей), и они правильно показали, что наиболее пагубные изменения коснулись мелководных районов моря.
Этот новый подход к выявлению изменений возможен только потому, что долгосрочная калибровка данных Landsat гарантирует, что данные из года в год будут последовательными. Для создания надежной карты временной текстуры Dustin требуется не менее 6-8 изображений со спутника Landsat, но чем больше данных доступно, тем более точными будут результаты.
Дустан протестировал эту работу в США, потому что у него была надежная исследовательская площадка и до 1999 года рифы за пределами США были покрыты пятнами. С запуском спутника Landsat 7 в 1999 году была разработана новая глобальная стратегия сбора данных, и впервые была проведена систематическая и регулярная съемка коралловых рифов планеты, что значительно расширило наши знания о рифах. Архив спутника Landsat позволил завершить первое всеобъемлющее глобальное обследование рифов . В настоящее время предпринимаются усилия по приему и обработке данных Landsat, собранных и размещенных на международных станциях наземного приема. Международные партнеры часто связывают снимки своих стран со спутника Landsat, чего США не делают, поэтому вполне вероятно, что в ходе этого процесса исторические снимки рифов будут добавлены в архив спутника США Landsat.
Выход за пределы Carysfort
Временная текстура дает ученым совершенно новый взгляд на коралловые рифы. Всемирное исследование могло бы помочь менеджерам определить местонахождение "горячих точек" изменений и лучше информировать о природоохранной деятельности.
В идеале, после дополнительных испытаний, компания Dustan хотела бы, чтобы была внедрена автоматическая система обнаружения изменений, которая бы соответствовала основным мировым рифовым системам. "Нет причин для того, чтобы не осуществлять мониторинг временной текстуры с помощью существующих спутников на орбите", - говорит Дустан.
Из-за того, что рифы находятся под водой, трудно понять масштабные разрушения, наносимые им. Глобальное картирование временной текстуры может привлечь внимание к разрушительным последствиям.
Программа Landsat представляет собой серию спутников наблюдения Земли, управление которыми осуществляют НАСА и Геологическая служба США. Спутники Landsat непрерывно собирают данные о нашей планете с 1972 года. Они продолжают совершенствовать и расширять эту беспрецедентную историю изменения ландшафтов Земли на благо всех.