Предотвращение наводнений и эрозии
Калифорния снова в огне. По данным Департамента лесного хозяйства и противопожарной защиты штата, около 130 000 акров охвачено более чем 20 крупными активными пожарами. Однако пламя — не единственная опасность.
Последующие паводки и оползни угрожают жизням, имуществу и природным ресурсам, включая важные муниципальные водохранилища или места обитания исчезающих видов. Мэри Эллен Миллер, научный сотрудник Мичиганского технологического исследовательского института (MTRI), в рамках проекта, финансируемого NASA (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США), использует модели и данные спутниковых наблюдений для прогнозирования эрозии и стока на выгоревших территориях. Сейчас она проверяет результаты модели для пожара Хай-Парк в Колорадо (2012 г.). В прошлом году её команда смоделировала эрозию на склонах для четырёх пожаров в Калифорнии.
Команды BAER
После пожара формируются группы оперативного реагирования на выгоревших территориях (Burned Area Emergency Response, BAER) для оценки рисков эрозии и паводков. При необходимости они разрабатывают планы восстановительных работ. У команд крайне сжатые сроки — оценка и рекомендации должны быть готовы в течение двух недель после локализации пожара. Миллер и её коллеги создают инструменты и наборы данных, позволяющие командам BAER быстро оценивать последствия пожаров с помощью гидрологических моделей и спутниковых снимков.
«Здоровые леса создают здоровые водосборы», — говорит Миллер. Растительность и лесная подстилка защищают почвы, уменьшая сток и эрозию. Пожары могут уничтожить этот защитный слой. Горячие газы от горения органики делают почву водоотталкивающей, что резко увеличивает риск паводков и поверхностной эрозии.
Спутниковые снимки используются для картирования степени повреждений (низкая, средняя, высокая). Миллер использует эти данные для создания входных параметров гидрологических моделей. Командам BAER необходимо знать, сколько растительного покрова осталось и как изменились свойства почвы.
Данные в действии
На основе этих данных создаются карты, модели и онлайн-инструменты. С их помощью команда NASA-BAER поддержала группы BAER Лесной службы США на четырёх пожарах в Калифорнии осенью 2014 года. Для пожаров Френч и Сильверадо прогнозы эрозии и стока были созданы за несколько часов после получения карт. Для более крупных пожаров Кинг и Хэппи-Кэмп (около 100 000 акров каждый) моделирование заняло один-два дня.
Команда BAER по пожару Кинг использовала смоделированные прогнозы для оценки эффективности мульчирования — одного из самых действенных, но дорогостоящих методов восстановления. Инструменты Миллер показали снижение эрозии благодаря мульчированию, что помогло обосновать затраты и расставить приоритеты.
«Чтобы быть эффективными, восстановительные меры должны быть применены до первого крупного шторма», — отмечает Миллер.
Один из ключевых источников информации — карты степени выгорания на основе данных дистанционного зондирования, обычно со спутников Landsat. Команда NASA-BAER интегрирует эти карты и гидрологические модели в веб-инструмент, способный быстро обрабатывать новые данные.
«Быстрая доступность наборов данных означает, что у команд BAER будет больше времени на моделирование эффектов предлагаемых восстановительных мер», — говорит исследователь.
Предварительная база данных для западных штатов доступна онлайн. В течение следующих двух лет работа будет продолжена для расширения базы данных на всю территорию США и обеспечения данными дополнительных инструментов моделирования.