Környezeti veszélyek és távérzékelés

Földünk globális problémái valós veszélyt jelenthetnek teljes lakosságára nézve. Ám épp a méret miatt, a legtöbb ilyen kérdéskör csak nagy területeket lefedő adatok alapján tanulmányozható hatékonyan. Ez indokolja annak az egy hetes, a távérzékeléssel és a környezeti biztonság kérdéseivel foglalkozó tudományos rendezvénynek a témaválasztását, amelyet a múlt héten rendeztek Budapesten.

Úgy tűnik, napjainkban Magyarországon alig ér véget egy színvonalas tudományos esemény, máris kezdődik a következő. A nemzetközi genetikai/klónozási konferenciát követően múlt hét hétfőtől péntekig egy európai nyári egyetem került megrendezésre a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Mikrohullámú Híradástechnika Tanszékén.

Az elhangzó előadások tulajdonképpen a távérzékelés tudományterületét fedték le, ám a részletek előtt (azok kedvéért, akik nincsenek pontosan tisztában a távérzékelés fogalomkörével), következzék egy rövid áttekintés!

Távérzékelés és földrajzi információs rendszerek

Leggyakrabban alkalmazott műszereknek az optikai színképtartományban működő kamerák tekinthetők, amelyek felbontása napjainkban általában 10 m/pixel pontosságú (de léteznek 1 m/pixeles felbontású felvételek is). Az ezek által Földre sugárzott felvételek jelentik a felszínalaktani vizsgálatok alapját, valamint ezek tanulmányozásából vonhatók le geológiai, felszínfejlődési következtetések is. A bolygókutató űrszondák további fontos műszere lehet egy lézeres magasságmérő, egy a felszín anyagi összetételét meghatározni képes infravörös kamera, vagy akár egy magnetométer is (s mindössze leszállóegységeik képesek közvetlen terepi információ gyűjtésére). Mindezen passzív módszerek mellett meg kell említeni az aktív, főként radaros méréseket is, amelyek esetén nem a felületről kiinduló sugárzás mérhető, hanem a műszerről kibocsátott jelek visszaérkezését kell megvárni.

Eleinte a távérzékelési fejlesztések legfőbb hajtóereje a katonai versengés, a "titoklopás" volt, ám ma már a "civil élet" számos területén nélkülözhetetlen eljárások ezek. Használják a természet- és környezetvédelemben épp úgy, mint a mezőgazdasági termésbecslés, a vízgazdálkodás, az erdészet vagy a területi tervezés, területfejlesztés során.

A távérzékelési módszer köré külön tudomány szerveződött, a térinformatika. A térbeli jelenségek és folyamatok informatikai eszközökkel történő vizsgálata számtalan újdonságot hozott a földrajztudomány számára, legfontosabbként a földrajzi információs rendszereket (FIR, vagy GIS az angol Geographical Information System alapján, amelyet nem szabad összekeverni a Global Positioning System GPS rövidítésével).

A FIR tulajdonképpen nem más, mint egy hatalmas adatbázis összekapcsolása egy interaktív térképpel, amelynek különböző rétegei az adatbázis egy-egy oszlopának felelnek meg. Tehát minden ilyen réteg/oszlop önálló tematikus tartalommal bír. A rétegek különböző szempontok szerinti variálásával, kombinálásával pedig igen összetett elemzés végezhető a vizsgált területen, feltárva addig rejtve maradt összefüggéseket, folyamatosan nyomon követve egyes változásokat vagy lehatárolva bizonyos feltételeknek eleget tevő részleteket. Mára ezek a rendszerek váltották fel például az ingatlan-nyilvántartók iratszekrényeit, a közszolgáltató vállalatok hálózati ábráit, de a mezőgazdasági termelőegységek térképeit is.

Magyarországon a Földmérési és Távérzékelési Intézet (FÖMI) foglalkozik a bemutatott témakörökkel. Főként különféle alkalmazási területeket próbálnak kiszolgálni termékeikkel, de emellett saját kutatásokat is végeznek, és folyamatosan készítik az ország nagy pontosságú, digitális térképi adatbázisát, űrfelvételek alapján.

Eurisy

A nyári egyetemet az Eurisy (s a Francia Tudományos Akadémia) elnöke, prof. Hubert Curien nyitotta meg, egy igazán hangulatos dunai hajós városnézés keretei között. Az eseményen jelen volt prof. Pungor Ernő is, aki a szervezet egyik tiszteletbeli tagja (egykori miniszter, az Alkalmazott Kutatásokért létrehozott Bay Zoltán Alapítvány elnöke).

A résztvevő 20 PhD-hallgatót kutatási témájuk rövid írásos bemutatása alapján választották ki, Nyugat- és Kelet-Európából egyforma számban, akik között három magyar diák is volt.

A konferencia és legfontosabb témái

Hétfő reggeltől péntek kora délutánig előadások követték egymást - rövidebbek a PhD-hallgatók részéről, s hosszabbak a meghívott nemzetközi szakembergárda tagjaitól.

A szervezési feladatok oroszlánrésze a Magyar Űrkutatási Irodára hárult, amely az Eurisy magyarországi tagszervezete. Emellett számos hazai szakember is részt vett a rendezvényen, előadásokat tartva, bemutatva Magyarország távérzékelési, illetve űrkutatási tevékenységét, valamint kapcsolatokat építve a hasonló témákkal foglalkozó külföldi intézmények kutatóival.
Természetesen nem lehet cél az elhangzott előadások tartalmának részletes bemutatása, csak néhány érdekes, izgalmas, hangsúlyos gondolat kiemelése - érzékeltetve a témakör sokoldalúságát és lehetőségeit.

1. Környezeti biztonságunk szempontjából a globális problémák jelentik a legkomolyabb veszélyt, például a növekvő üvegházhatás és felmelegedés, a sztratoszferikus ózonréteg elvékonyodása, az ivóvízbázisok, valamint a termőtalajok elszennyezése, a savas esők, vagy az elsivatagosodás.

Egyáltalán nem véletlen, hogy mindezen krízisek felismerésének ideje közel egybeesik Földünk űrből történő tanulmányozásának ugrásszerű fejlődésével - amely a 20. század utolsó évtizedeire esett. Ezek az eljárások teremtették meg ugyanis a bolygóméretű vizsgálatok, a globális rálátás lehetőségét ezekre a problémákra, szemben a korábbi, egymástól izolált kutatásokkal. Ez jelenti tehát az összefüggés alapját a távérzékelés és a környezeti biztonság kérdései között.

2. Mai tudásunk azonban nem csak a veszélyek felismeréséhez nyújt új lehetőségeket, de mérsékelheti is aggodalmainkat és eltúlzott félelmeinket. A légköri hőszállítási folyamatokat vizsgálva például jól becsülhető az emberi tevékenység következtében felszabaduló hőmennyiség. Meglepő módon azonban ez évente csupán 1%-a annak az értéknek, amelyet az Atlanti-óceán víztömege szállít át az Egyenlítőn egy év alatt, tehát meglehetősen kicsi.

A folyamat mégis zajlik, amelyet láthatóan jelez a Jeges-tenger jégborításának évről-évre mérhető felületcsökkenése, valamint a téli időszakra kialakuló jégborítás évente fél cm-rel történő vékonyodása is. (Mekkora szerencse, hogy ezek az adatok megszerezhetők a bolygó körül keringő műholdak által, s nincs szükség mérőhajók, vagy állandó állomások alkalmazására.)

Az előadásokat követő álláspont-kifejtések és megbeszélések során a résztvevők abban egyetértettek, hogy a felmelegedés mechanizmusát ma még egyáltalán nem ismerjük pontosan. (Egy érdekes példa: ha a felmelegedés miatt a Jeges-tenger jégtáblái megolvadnának, ez a nyílt vízfelszín erősebb párolgásához, s ezáltal intenzívebb felhőképződéshez vezetne a térségben. A kialakuló, magas albedojú [fényvisszaverő-képességű] felhőréteg pedig olyan sok besugárzást szórna vissza az űrbe, hogy a felmelegedés hamarosan lehűlésbe csapna át.) Arról is egyeztek a vélemények, hogy az antropogén hatások legalább ennyire bonyolult kölcsönhatásokon keresztül megnyilvánuló szerepéről is csak sejtéseink vannak.

A legnagyobb problémát nem is a hőmérséklet-változás iránya, hanem annak sebessége jelenti. Kérdéses ugyanis, hogy az emberiség képes-e alkalmazkodni a környezet egy ilyen fontos paraméterének ilyen hirtelen változásához.

Persze lehetséges, hogy hatalmasat tévedünk és semmi közünk az egészhez. Gyakori ellenérv a felmelegedéssel szemben, hogy a Föld napjainkban, a jégkorszakok után relatív értelemben „hideg” állapotban van, s egyes klímakutatók szerint csak visszafelé lendülünk egy szélsőérték felől a (melegebb) középérték irányába.

Új nézőpontot jelentett, hogy áttekintettük a felmelegedés pozitív hatásait is. A következő 100 évre a jelenlegi szén-dioxid-koncentráció kétszeresével számolva feltételezhető, hogy Szibéria, Kanada, vagy akár a Skandináv-országok területén új földek válnak művelhetővé, ha a mérsékelt övezet határa a pólusok felé tolódik el. Fontos azonban megjegyezni, hogy Európa helyzete ebből a szempontból meglehetősen különleges, mivel a Jeges-tenger melegedése talán a hőmérséklet-különbségek által hajtott, meleg Golf-áramlat gyengülését hozná, ez pedig akár több Celsius-fokos átlaghőmérséklet-csökkenéssel is járhatna kontinensünkön.

3. Az óceánok felett végzett hőmérséklet-méréseken keresztül próbáljuk megérteni az oly sok kárt okozó El Nino-jelenséget is. Globális vizsgálatok alapján derült fény az El Nino és a Csendes-óceán déli részén megfigyelt, éves ciklusú éghajlati ingadozások között fennálló összefüggésre is, amelyekből ma már ok-okozati kapcsolat is feltételezhető. A perui partoknál lévő, mélyebb eredetű hideg víztestek december végi szokásos feláramlásának elmaradása valamilyen módon eltolja a Csendes-óceán hőmérsékleti öveit, csapadékot okozva ott, ahol korábban nem volt, és szárazságot ott, ahol a normális évek ezen időszakában intenzív esőzések a megszokottak. Persze a jelenség pontosabb megértéséhez még hosszú ideig tartó alapos megfigyelésre van szükség.

4. A földrajzi információs rendszerek egy sajátos alkalmazását mutatta be egy Afrikából származó PhD-hallgató. Munkája során összeállított egy olyan információs rendszert, amelyben domborzati, geológiai, talaj- és növényborítottsági adatokat kapcsolt össze, s mindezt űrfelvételekből készített térképi alapokra illesztette rá. Mivel a felszín alatti vízkészletek elhelyezkedése jelentős mértékben múlik az elsőként említett adottságokon, illetve azt az utóbb említettek jelezhetik, megfelelő módon történő kombinálásukkal, pusztán az adatbázis alapján kijelölhetők azok a területek, ahol érdemes belekezdeni felszín alatti vizek keresésébe. Tesztelés és pontosítás céljából megvizsgálhatók azok a területek is, ahol ismertek mély helyzetű víztartók. S ha ezen régiókat a modell valóban reményteli kutatási helyszíneknek jelzi, minden korábbinál gyorsabban és hatékonyabban lesznek feltárhatók addig rejtett vízkészletek a Föld száraz vidékein.

5. Egy másik, szintén a vízzel kapcsolatos érdekes kutatás a vegetáció vizsgálatán alapul. Megfelelő műszerekkel ugyanis információ szerezhető a lombozat állapotáról, víztartalmáról és egyéb tulajdonságairól. Ez pedig a természetes növénytakarójú területek rendkívül hatékony monitoringját és vizsgálatát teszi lehetővé, lehatárolva a különböző adottságú és állapotú részleteket. Akár az is kijelölhető e módszerek alapján, hogy hol szabad és hol tilos tüzet rakni egy erdőben.

Természetesen végezhetők olyan vegetációs vizsgálatok is, amelyek nagyobb mértékben támaszkodnak közvetlen terepi megfigyelésekre. A különféle típusú erdők szén-dioxid-nyelési és raktározási tulajdonságairól szóló előadás azért volt különösen érdekes, mert részben éppen az ilyen jellegű kutatások képezik a kiotói egyezmény körül fellángolt heves viták tárgyát.

Büszkén állíthatom, hogy az erdészeti kérdésekkel foglalkozó előadások közül egy magyar résztvevő bemutatója váltotta ki a legnagyobb érdeklődést. Arról a hazai fejlesztésű térinformatikai szoftver-rendszerről számolt be, amelynek segítségével igen hatékonyan, egyszerűen és olcsón katalogizálhatók és nyilvántarthatók az erdőterületek kis egységei. A program lehetőségei igen kiterjedtek, így akár háromdimenziós, domborzathű tömbszelvényekre vetítve is szemlélhetjük segítségével a kiválasztott terület erdőtípusainak területi eloszlását. Az erdészetek mellett egyes természetvédelmi-, környezetvédelmi- és agrárintézmények is használják az adatbázist, amely ma már az ország erdőségeinek 60%-át tartalmazza, és amelynek lefedettsége folyamatosan bővül.

6. A növénytakaró fenti sajátosságait vizsgáló hallgatók számára különösen izgalmas volt az az előadás, amelyet az Európai Unió Egyesült Kutatási Központjának egyik vezető kutatója tartott. Ebből kiderült, hogy a folyamatosan fejlesztett SPOT-műholdcsalád 4. generációján új műszert helyeztek el, amely a vegetációt térképezi 1 km/pixeles cellákban.

Az így keletkező hatalmas mennyiségű nyers adat sorsával állt kapcsolatban az egy hetes rendezvény talán legnagyobb vitája. A hallgatók egyszerűen nem értették, hogy ha az Európai Unió intézményei, élükön az Európai Űrügynökséggel (ESA) költségvetési forrásokból készítenek műholdakat, miért nem teszik lehetővé, hogy - az USA-ban megszokott módon - az ezek által szerzett adatokhoz hozzáférhessen a tudományos közösség minden tagja. A meghívott előadók persze nem voltak könnyű helyzetben a válaszadáskor, hiszen az EU tudományos szerveinek felelős tagjaiként támogatták a hallgatók elképzeléseit, ám a műszereket és űreszközöket gyártó cégek, illetve az adatokat elsőként feldolgozó kutatóintézetek munkatársaiként mintha jobban féltették volna monopolhelyzetüket. Amellett tehát, hogy a felelősséget próbálták a politikusokra hárítani, az mégis kompromisszumnak tűnt, hogy elmondták: ők is szükségesnek érzik a jelenlegi normáktól való elmozdulást, és az adatok nyilvánosságának kisebb-nagyobb mértékű növelését.

7. Természetesen a Földmérési és Távérzékelési Intézet (FÖMI) egyik vezető szakembere is tartott előadást. Leginkább a hazai távérzékelési munka lehetőségeiről, az intézet tevékenységéről és eddigi eredményeiről beszélt. Bemutatta, hogy elkészült az ország teljes, 1:100 000 méretarányú digitális területhasznosítási adatbázisa, valamint elmondta, hogy már dolgoznak a sokkal részletesebb, 1:50 000 méretarányú változaton is. Egy ilyen adatbázisnak rendkívül fontos szerepe van számos ágazat működésében, elég csupán a termésbecslésre, az infrastruktúra-fejlesztésre vagy akár a térképkészítésre gondolni, nem is beszélve a természet- és környezetvédelmi alkalmazásokról.

A konferencia utolsó napján a szakemberek és a hallgatók ellátogattak a FÖMI-be, ahol módjukban állt betekinteni e hatalmas munka különböző fázisaiba, s ahol válaszokat kaptak az előadás során elhangzott számos kérdésükre.

Végül, zárásképpen a diákok találkoztak a hazai űrtevékenység vezető testületeinek, a Magyar Űrtanács, valamint az Űrkutatási Tudományos Tanács szakmai, illetve politikai döntéshozóival. Itt, mintegy a hét összegzéseképpen alkalmuk volt bemutatni a távérzékelés új eredményeit és jövőbeli perspektíváit, illetve vázolni a környezeti biztonsággal kapcsolatos problémákat és azok lehetséges megoldásait.

Sik András

A témához kapcsolódó oldalak:

Eurisy
http://www.eurisy.asso.fr

Mikrohullámú Híradástechnikai Tanszék
http://www.mht.bme.hu/

FÖMI
http://www.fomi.hu/

ESA
http://sci.esa.int/

Geomorphology from Space
http://daac.gsfc.nasa.gov/DAAC_DOCS/geomorphology/GEO_HOME_PAGE.html

NASA Digital Image Collection
http://images.jsc.nasa.gov/iams

Earth from Space
http://earth.jsc.nasa.gov/

Space Shuttle földi felvételeinek keresője
http://images.jsc.nasa.gov/iams/html/pao/searchpao.htm

Landsat home page
http://landsat7.usgs.gov/