Спутники позволили науке о коралловых рифах совершить скачок от Дарвина к онлайн-мониторингу

Спутниковые данные дистанционного зондирования Земли позволяют ученым отслеживать состояние коралловых рифов даже в самых удаленных регионах мира. Глобальный мониторинг осуществляется через онлайн-инструмент Coral Reef Watch, который обеспечивает наблюдение, прогнозирование и отчетность о состоянии тропических рифов в режиме, близком к реальному времени. Программа управляется Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США (NOAA).

Эта информация критически важна для отслеживания температуры воды, которая является ключевым фактором стресса для рифов. Длительное превышение температурных порогов приводит к обесцвечиванию и гибели кораллов. Данные со спутников, обрабатываемые в Coral Reef Watch, служат системой раннего предупреждения о естественных и антропогенных угрозах, ведущих к деградации рифов. До недавнего времени глобальные карты рифов мало менялись со времен карт Чарльза Дарвина 1842 года, основанных на экспедиционных наблюдениях, и их обновления Луи Жубеном в 1912 году.

Современная эра картографирования началась около 15 лет назад с созданием Millennium Global Coral Reef Map на основе более тысячи снимков спутника Landsat 7 (2000–2003 гг.). «До создания карты рифов по данным Landsat 7 глобальные карты почти не улучшались со времен удивительных карт, начерченных Дарвином», — отметил профессор океанографии Франк Мюллер-Каргер. Сейчас спутник Landsat 8 с инструментом Operational Land Imager (OLI) предоставляет значительно улучшенные возможности для определения границ рифов, измерения их площади и оценки глубины.

Коралловые рифы, формирующиеся веками, являются средой обитания для более миллиона видов, защищают береговые линии и важны для туризма. На их здоровье влияют повышение уровня моря, штормы, загрязнение, развитие прибрежных территорий и перелов. Коралловое обесцвечивание происходит, когда аномально теплая вода заставляет кораллы изгонять симбиотические водоросли (зооксантеллы), что лишает их цвета и ведет к гибели.

Помимо Landsat, данные о накоплении теплового стресса предоставляют инструменты MODIS на спутниках NASA Terra и Aqua, VIIRS на спутнике Suomi NPP, а также аппаратура на геостационарных спутниках NOAA и других международных миссиях. Эти данные позволяют выявлять районы, уязвимые для обесцвечивания.

Взгляд в будущее

Следующим шагом является переход к гиперспектральным спутниковым данным, которые позволят идентифицировать типы местообитаний в пределах рифа по их спектральным сигнатурам. «Нам нужны камеры с размером пикселя менее 100 метров. Инструменты вроде VIIRS и MODIS обеспечивают разрешение 250-500 метров, а нам необходимо от 1 до 40 метров», — пояснил Нима Пахлеван из Центра космических полетов имени Годдарда.

В качестве прототипов уже работали гиперспектральные инструменты Hyperion на миссии EO-1 (разрешение 30 м) и HICO на МКС (разрешение 90 м). Однако они были экспериментальными. Ученые стремятся к созданию специализированного спутникового гиперспектрального инструмента для регулярного мониторинга, такого как предлагаемый Hyperspectral Infrared Imager (HyspIRI). Подобные данные позволят с высоким качеством картировать биоразнообразие и его изменения в прибрежных зонах по всему миру, что необходимо для понимания того, как человечество может устойчиво сосуществовать с природой.