پایش خشکسالی با ماهواره‌های مشاهده‌گر زمین

خبرگزاری مهر، گروه دانش و فناوری؛ معصومه بخشی پور: فناوری سنجش از دور با ویژگی‌های منحصر به فردی از جمله چند طیفی بودن، تواتر زمانی بالا در تصویربرداری و محدوده تحت پوشش آن، ظرفیت‌های فنی بسیار مؤثری در پایش پارامترهای محیط‌های طبیعی و فعالیت‌های انسانی دارد.

امروزه با بکارگیری فناوری سنجش از دور و قابلیت‌های تصاویر ماهواره‌ای می‌توان در مورد لکه‌های نفتی سطح آب‌ها، برآورد شاخص سطح برگ و میزان کلروفیل، میزان فسفر در تالاب‌ها، ارزیابی ذخیره کربن جنگل، تخمین مدل بارش تجمعی و امکان اندازه گیری بارش و ابرناکی هوا، مطالعه کرد.

در همین حال توانایی‌های فناوری سنجش از دور در پیاده سازی سامانه اطلاعات مکانی، مطالعات زیست محیطی و اکوسیستم‌ها، پایش ماهواره‌ای آتش سوزی‌ها، وضعیت میزان گرد و غبار در اتمسفر و پایش میانگین غلظت دی اکسید نیتروژن و دی اکسید گوگرد، اثبات شده است.

حتی برآورد حجم سرپای درختان جنگل، اندازه‌گیری دمای سطح زمین، پایش میزان رسوبات و ذرات معلق در آب‌های سطحی، شناسایی و پایش منابع ژئوترمال یا زمین گرمایی، پایش تغییرات کاربری در جنگل‌ها، پیش بینی وضع هوا و هواشناسی و پایش بیابان زایی با استفاده از داده‌های سنجش از دور امکان پذیر است.

به همین دلیل رشد و توسعه فناوری‌های فضایی و سنجش از دور برای هر کشوری می‌تواند نقش بسیار مؤثری ایفا کند و با استفاده از این فناوری تمامی پارامترهای محیطی و اقلیمی، قابل مطالعه، بررسی، پیش بینی و مدل سازی خواهد بود.

سنجش از دور به معضل خشکسالی وارد می‌شود

از آنجایی که بحران خشکسالی و کم آبی یکی از مهم‌ترین مشکلات دنیای امروز به شمار می‌رود و اثرات مخربی بر زندگی و زیست بوم انسان‌ها دارد، استفاده از فناوری سنجش از دور می‌تواند راهکار مؤثری در مدیریت این بحران و کاهش اثرات مخرب آن باشد. به همین دلیل کشورها مدل‌های مختلفی از به کارگیری این فناوری را در دستور کار قرار داده اند.

طبق اعلام سازمان ملل، تقاضای جهانی آب احتمالاً تا سال ۲۰۴۰ بیش از ۵۰ درصد افزایش خواهد یافت و مطالعات نیز نشان می‌دهد که در صورت تداوم روند فعلی بهره برداری از منابع آب تا سال ۲۰۵۰ بیش از ۴۲ درصد از جمعیت جهان در معرض تنش آبی شدید قرار خواهند گرفت.

بررسی‌های انجام شده در ایران نیز نشان می‌دهد که با توجه به پایین بودن میزان بارش‌ها، ثابت بودن منابع آبی کشور، افزایش جمعیت و رشد تقاضای آب، تشدید بهره برداری از منابع آب زیرزمینی، خشک و شور شدن منابع آب زیرزمینی و مصرف بیش از ۸۶ درصد از منابع آب تجدید پذیر، بروز بحران آب و تنش آبی و خشکسالی دور از انتظار نیست.

با این وجود شاید بتوان گفت که یکی از بهترین راهکارها برای پایش منابع آبی کشور از جمله رودخانه‌ها، تالاب‌ها و به طور کلی حوضه‌های آبریز و نیز مدیریت بهینه منابع آبی، استفاده از توانمندی فناوری سنجش از دور و تصاویر ماهواره‌ای برای پوشش مکانی وسیع، تصویربرداری متوالی در بازه‌های زمانی کوتاه مدت و سهولت دسترسی به اطلاعات با هزینه بسیار پایین است.

اطلاعات مفیدی که از تصاویر ماهواره‌ای قابل دریافت است

فناوری سنجش از دور با پایش مکانی و زمانی پدیده‌های مرتبط با خشکسالی می‌تواند لایه‌های اطلاعاتی مفیدی در حوزه پایش این معضل در اختیار سازمان‌های مرتبط با حوزه‌های محیط زیست، هواشناسی، مدیریت بحران و غیره قرار دهد.

از جمله این لایه‌های اطلاعاتی می‌توان به برآورد میزان بارش، تخمین دمای هوا، وضعیت پوشش گیاهی، تخمین دمای سطح زمین، تخمین رطوبت خاک، مساحی تغییرات اراضی جنگلی و مراتع و مساحی تغییرات پهنه‌های تالاب‌ها و بدنه‌های آبی، روند تغییرات کمی و کیفی آب‌های سطحی و زیرزمینی، نحوه کنترل سیلاب و روند تغییرات سطحی و حجمی آن‌ها و حتی فعالیت‌های انسانی در حوضه‌های آبخیز و تغییرات نامناسب کاربری و الگوهای نامناسب کشت و مصرف آب اشاره کرد.

طبق گفته مرتضی براری رئیس سازمان فضایی ایران داده‌های ۱۸ ماهواره سنجش از دور به صورت روزانه در اختیار استارت‌آپ‌ها قرار می‌گیرد و با پردازش این داده‌ها می‌توان آنها را به سازمان‌های متقاضی ارائه داد.

پایش تخریب منابع طبیعی و بیابان زایی با ماهواره

تخریب منابع طبیعی در بسیاری از نقاط جهان، تهدیدی جدی برای بشریت محسوب می‌شود و بیابان زایی نیز یکی از بحرانی‌ترین مراحل در تخریب منابع طبیعی و هدایت آن به سمت خشکسالی است. به نحوی که در حال حاضر این پدیده به عنوان یک معضل، بسیاری از کشورهای در حال توسعه از جمله کشور ما را درگیر کرده است.

کنوانسیون سازمان ملل برای مبارزه با بیابان زایی (UNCCD) پیش بینی کرده که بیابانی شدن اراضی تا سال ۲۰۵۰، روی زندگی بیش از ۲۵۰ میلیون نفر به طور مستقیم و ۷۵۰ میلیون نفر از مردم جهان به طور غیرمستقیم تأثیر می‌گذارد.

از آنجایی که کشور ما نیز در کمربند خشک زمین واقع شده و بسیاری از عرصه‌های آن در معرض بیابان زایی هستند، ضروری به نظر می‌رسد که با استفاده از ظرفیت داده‌های ماهواره‌ای و فناوری سنجش از دور، این پدیده شناسایی شود و سیاست‌ها و مدیریت بهینه ای برای برون رفت از معضل خشکسالی و جلوگیری از تخریب منابع آبی و بیابان زایی اتخاذ شود.

فناوری سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی توانایی بالایی در تشخیص فرآیندهای بیابان زایی از جمله تغییر پوشش گیاهی، دمای سطح زمین، میزان رطوبت خاک و کاربری اراضی دارد که می‌تواند به کمک برخی از بهره برداران و ذی‌نفعان از جمله ستاد بحران کشور، سازمان جنگل‌ها، مراتع و آبخیزداری، سازمان محیط زیست و جهاد کشاورزی بیاید.

فناوری سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی توانایی بالایی در تشخیص فرآیندهای بیابان زایی از جمله تغییر پوشش گیاهی، دمای سطح زمین، میزان رطوبت خاک و کاربری اراضی دارد که می‌تواند به کمک برخی از بهره برداران و ذی‌نفعان از جمله ستاد بحران کشور، سازمان جنگل‌ها، مراتع و آبخیزداری، سازمان محیط زیست و جهاد کشاورزی بیاید از سوی دیگر یکی از کاربردهای تصاویر ماهواره‌ای در مطالعات بیابان زایی، تهیه نقشه میزان آسیب پذیری مناطق مختلف به پدیده بیابان زایی است. همچنین در مطالعات بیابانی شدن، تهیه و پیش بینی مناطق پر ریسک با استفاده از سنجش از دور امکان پذیر است که این نقشه‌ها می‌تواند جهت برنامه ریزی و اتخاذ تصمیم‌های مناسب به متخصصان و مدیران این حوزه کمک کند.

ماهواره‌های مشاهده گر زمین، خشکسالی را پایش می‌کنند

فاطمه فریدونی معاون مرکز روابط و همکاری‌های بین الملل سازمان فضایی ایران در گفتگو با خبرنگار مهر به تشریح قابلیت‌های فناوری سنجش از دور برای مدیریت خشکسالی و اقداماتی که ایران در سطح بین المللی در این حوزه انجام داده است می‌پردازد.

به گفته وی، فناوری فضایی در حوزه‌های مختلف از بالادست تا پایین دست، قابلیت ارائه اطلاعات درباره شرایط اقلیم را دارد. حوزه بالادست این فناوری به طراحی و ساخت ماهواره‌های سنجش از دور بازمی گردد و حوزه‌های پایین دست مربوط به استفاده از خروجی‌ها و داده‌هایی است که این تصاویر ماهواره‌ای در اختیار ما قرار می‌دهند.

فریدونی با تاکید بر اینکه کشور ما در تلاش است که در آینده نزدیک در حوزه بالادست فناوری فضایی که هم اکنون اقتدار خودمان را در آن ثابت کرده ایم، به تجاری سازی دست یابیم، ادامه داد: اما در حوزه پایین دست فناوری فضایی نیازی به خودکفایی نیست. چرا که هم اکنون تصاویر ماهواره‌ای به صورت بیگ دیتا در دنیا وجود دارد و برای همه کشورها قابل استفاده است. از این دیتاها می‌توان برای مدیریت مخاطرات خشکسالی و سیل هم استفاده کرد.

معاون سازمان فضایی ایران با بیان اینکه ماهواره‌های سنجشی که در مدار قرار می‌گیرند ماهواره‌های مشاهده گر زمین هستند و تصاویری را از سطح زمین در بازه‌های زمانی مشخص دریافت و به ایستگاههای زمینی مخابره می‌کنند، خاطرنشان کرد: یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد این داده‌ها این است که می‌توانند پوشش کامل از کره زمین از جمله پوشش کامل از کل ایران و کشورهای منطقه داشته باشند. به عنوان مثال پدیده گرد و غبار و یا خشکسالی که منطقه را تحت تأثیر قرار داده است به راحتی توسط این ماهواره‌ها قابل رصد است. اینکه بخواهیم بدانیم با تصاویر ماهواره‌ای کدام استان‌های کشور بیشتر متحمل پدیده خشکسالی شده اند و کشورهای همسایه در چه وضعیتی قرار دارند، امکان پذیر است.

فریدونی گفت: این ماهواره‌ها قابلیت پوشش کامل سطح زمین را دارند و بنا به تکنولوژی که در آن مورد استفاده قرار می‌گیرد، هزینه نسبتاً پایینی داشته و قابلیت تکرار تصویربرداری را نیز دارند. برای مثال برای یک ماهواره می‌توان این‌طور تنظیم کرد که دو بار در یک روز در یک منطقه تصویر مورد نظر را ارسال کند؛ هیچ فناوری دیگری با این دقت و سرعت نمی‌تواند این اطلاعات را در اختیار شما قرار دهد.

وی اضافه کرد: پس از آنکه تصاویر ماهواره‌ای مدنظر دریافت شد یک سری پردازش‌ها توسط متخصصان روی این تصاویر انجام می‌شود و این داده‌های خام به داده‌هایی با ارزش افزوده تبدیل خواهند شد که قابلیت استفاده در حوزه‌های مختلف را دارد. برای مثل کارشناسان سازمان مدیریت بحران که با پدیده خشکسالی یا سیل مواجه هستند می‌توانند از این دیتاها استفاده کند.

معاون سازمان فضایی ایران به نقش کلیدی این سازمان در تعامل با سازمان‌هایی مانند هواشناسی، مدیریت بحران و نقشه برداری کشور اشاره کرد که امکان ارائه خدمات براساس داده‌های ماهواره‌ای مورد نیاز را برای این سازمان‌ها فراهم کرده است و گفت: ما داده‌های ماهواره‌ای مناسب را برای کشور از کانال‌های بین المللی تأمین می‌کنیم. سعی مان این است که با تقویت فناوری بالادست فضایی و نیز استفاده از بیگ دیتا در فناوری پایین دست فضایی، داده‌های مناسب را در اختیار این سازمان‌ها قرار دهیم.

سفارش داده‌های فضایی برای سازمان‌ها امکان پذیر است

فریدونی با بیان اینکه داده‌های ماهواره‌ای به صورت آنی و به روز برای تاریخ‌های مدنظر سازمان‌ها قابل ارائه است، ادامه داد: برای مثال هر سازمانی می‌تواند دریافت داده ماهواره‌ای را برای تاریخ دو روز بعد از یک نقطه با مشخصات جغرافیایی مشخص سفارش دهد. این فناوری می‌تواند برخی مخاطرات را پیش بینی کند؛ البته پیش بینی مخاطراتی مانند زمین لرزه امکان پذیر نیست. اما برای برخی از پدیده‌ها مثل خشکسالی و یا مدیریت منابع آبی و کمبود آب، این قابلیت وجود دارد.

این مقام مسئول در سازمان فضایی ایران تصریح کرد: سیستم هشدار کمبود منابع آبی برای محصولات استراتژیک کشاورزی از دیگر قابلیت‌های پیش بینی توسط تصاویر ماهواره‌ای است. کمبود منابع آبی بر عملکرد و بازدهی محصولات کشاورزی تأثیرگذار است و با این وجود می‌توان با پایش تصاویر ماهواره‌ای در یک بازه زمانی ۵ یا ۱۰ ساله، به یک مدل عملکردی و مدیریتی دست یافت که میزان سلامتی گیاه را مطابق با حد آستانه تعریف شده، مشخص کند و به کشاورز در مورد کاهش این حدود، اطلاع و هشدار دهد.

تلاش کشورها برای مدیریت خشکسالی با فناوری فضایی

معاون مرکز روابط و همکاری‌های بین الملل سازمان فضایی ایران به برنامه‌های بین المللی این سازمان برای بهره برداری از فناوری فضایی در جهت مدیریت خشکسالی اشاره دارد و می‌گوید: سازمان فضایی ایران به عنوان متولی حوزه سنجش از دور در کشور، تعاملاتی را با سازمان‌های بین المللی مانند سازمان ملل متحد و سازمان همکاری‌های فضایی آسیا و اقیانوسیه (اپسکو) دارد و در برنامه‌هایی مانند «چارتر» و «اسپایدر» حضور دارد. این تعامل این امکان را فراهم می‌کند که بتوانیم از کانال این سازمان‌ها تصاویر را با بالاترین توان تفکیک مکانی و به صورت کاملاً رایگان برای زمانی که مخاطره‌ای در کشور اتفاق می‌افتد در منطقه مورد نیاز و در کوتاه‌ترین زمان ممکن در اختیار بگیریم.

سازمان فضایی ایران به عنوان متولی حوزه سنجش از دور در کشور، تعاملاتی را با سازمان‌های بین المللی مانند سازمان ملل متحد و سازمان همکاری‌های فضایی آسیا و اقیانوسیه (اپسکو) دارد و در برنامه‌هایی مانند «چارتر» و «اسپایدر» حضور دارد. این تعامل این امکان را فراهم می‌کند که بتوانیم از کانال این سازمان‌ها تصاویر را با بالاترین توان تفکیک مکانی و به صورت کاملاً رایگان برای زمانی که مخاطره‌ای در کشور اتفاق می‌افتد در منطقه مورد نیاز و در کوتاه‌ترین زمان ممکن در اختیار بگیریم فریدونی گفت: سازمان فضایی ایران از حدود یک و نیم سال پیش در حاشیه برگزاری یکی از زیرکمیته های سازمان ملل متحد در حوزه استفاده صلح آمیز از فضای ماورای جو (کوپوس)، درخواست برگزاری «کارگاه مدیریت خشکسالی و بهره برداری از فناوری سنجش از دور در مدیریت منابع آبی» را از طریق وزیر وقت ارتباطات به دبیرکل دفتر امور فضای ماورای جو سازمان ملل ارائه داد. هدف این بوده که با توجه به دغدغه کشورها، ایران نقش فعالی در تبیین ابعاد فناوری فضایی برای حل بحران داشته باشد. بر این اساس این کارگاه توسط سازمان فضایی ایران در اواسط مردادماه امسال و به صورت آنلاین با حضور کشورهای عضو و متخصصان سازمان ملل برگزار شد.

وی با بیان اینکه پیش از این نیز در حدود ۵ سال پیش یعنی سال ۲۰۱۶ کارگاه آموزشی در تهران با موضوع استفاده از فناوری فضایی در مدیریت خشکسالی و گرد و غبار با همکاری کوپوس و با توجه به نیاز آبی که در حال حاضر در منطقه خاورمیانه وجود دارد، برگزار شده بود، خاطرنشان کرد: این بحران تنها مختص کشور ما نبوده و شامل کشورهای همسایه و نیز سایر کشورهای دنیا هم می‌شود. بنابراین مجدداً تصمیم بر این شد تا کارگاهی با همین مضمون و با عنوان کلی استفاده از فناوری فضایی در مدیریت خشکسالی، سیل و منابع آبی در ایران داشته باشیم.

معاون سازمان فضایی ایران با بیان ظرفیت‌های ملی که در حال حاضر در کشور ما در ۳ حوزه سیل، خشکسالی و منابع آبی وجود دارد به حضور مجموعه اساتید و محققانی که در حال حاضر نقش برجسته ای در مجامع بین المللی دارند و جز عناصر شناخته شده در حوزه خشکسالی و گرد و غبار و سیل در دنیا هستند در این کارگاه اشاره کرد و گفت: در «کارگاه مدیریت خشکسالی و بهره برداری از فناوری سنجش از دور در مدیریت منابع آبی» این امکان فراهم شد تا از پتانسیل‌ها و انتقال دانش و تجربیات کشور ما برای کشورهای همسایه و منطقه آسیای غربی استفاده شود و همچنین از آخرین متدهایی که در حال حاضر از فناوری فضایی برای مدیریت این مخاطرات طبیعی بهره برداری می‌شود آگاه شویم.

فریدونی با اشاره به حضور بیش از ۳۷۷ نفر از اساتید داخلی و خارجی از ۴۸ کشور که در بالاترین رتبه بندی‌های سازمان ملل در مدیریت مخاطرات طبیعی فعالیت داشته اند در این کارگاه، خاطرنشان کرد: در این کارگاه ارائه مقالاتی از اتحادیه اروپا، کشورهای آفریقایی و آمریکای شمالی و جنوبی، آسیای غربی، چین، کانادا، سوئد و سوئیس در دسته بندی‌های مختلف صورت گرفت.

حضور ایران در برنامه اسپایدر سازمان ملل برای مدیریت بلایای طبیعی

معاون سازمان فضایی ایران همچنین از اهتمام ایران برای مشارکت فعال در برنامه اسپایدر سازمان ملل خبر می‌دهد.

برنامه SPIDER برنامه‌ای است که به منظور سهولت استفاده از فناوری فضایی در مدیریت بلایای طبیعی از جمله پیش آگاهی قبل از وقوع حوادث و نیز واکنش سریع پس از وقوع بلایا تعریف شده است. به عبارت دیگر مأموریت SPIDER ایجاد اطمینان در همه کشورها و سازمان‌های درگیر در حوزه بلایای طبیعی در دسترسی به خدمات و داده‌های فضاپایه در تمام مراحل مربوط به مدیریت بلایای طبیعی (قبل، حین و بعد از وقوع) از طریق ماهواره‌های مخابراتی، سنجش از دور و ناوبری است.

فریدونی می‌گوید: با توجه به اهمیت موضوع منابع آبی برای خاورمیانه و آسیای غربی، ایران به عنوان یکی از دفاتر حامی منطقه‌ای برنامه اسپایدر سازمان ملل ( UN-SPIDER) اهتمام ویژه ای به کار گرفته است و از این رو سازمان فضایی ایران با توجه به توانمندی‌های کشور در حوزه فناوری فضایی، قصد دارد در قسمت مدیریت مخاطرات برای کشورهای منطقه نقش هماهنگ کننده داشته باشد.

معاون سازمان فضایی ایران با تاکید بر قصد ایران به عنوان کشور پیشرو در بکارگیری فناوری سنجش از دور در مدیریت منابع آبی، اضافه کرد: با توجه به نیاز آبی که در منطقه وجود دارد سازمان فضایی ایران تمایل دارد که یک سری پروژه‌های مشترک تعریف کرده تا انتقال دانش و تجربیات را به خوبی بین کشورهای همسایه داشته باشیم. برنامه ما این است که حتماً از ظرفیت‌های کشور برای سایر کشورها استفاده شود و در کنار آن از تعاملات سازمان ملل برای بهره برداری از امکانات و ظرفیت‌ها در کشورمان نیز استفاده کنیم.

وی گفت: یکی از برنامه‌های ما این است که از توانمندی بخش خصوصی و دانش بنیان در این حوزه در سطح بین المللی استفاده کنیم. رویکرد سازمان فضایی ایران مبنی بر توسعه و تعامل بخش خصوصی در مقیاس بین المللی است. ما می‌خواهیم بازارسازی در صنعت فضایی در این حوزه را تزریق کنیم و باعث رشد و شکوفایی آن در مقیاس بین المللی شویم.

فریدونی با اشاره به اینکه در «کارگاه مدیریت خشکسالی و بهره برداری از فناوری سنجش از دور در مدیریت منابع آبی» کشورهای مختلف بنا بر موقعیت استراتژیک خود، مقالاتی را به عنوان راهکار و برنامه عمرانی برای برون رفت از بحران خشکسالی ارائه دادند، گفت: برای مثال در این کارگاه مرکز مقابله با خشکسالی کشور چین ارائه بسیار موفقی داشت که تنها جنبه تکنیکال و علمی نداشت بلکه پیشنهاداتی بود که اگر آن پیشنهادات را در کنار پیشنهادات جمهوری اسلامی، در کنار هم قرار دهیم با پیگیری‌های مورد نیاز می‌توان یک پروژه مشترک از آن استخراج کرد و با تعامل بین المللی و هم اندیشی، راهکاری برای حل بحران خشکسالی در کشور و برای کشورهای همسایه طراحی کرد.

بر اساس برآوردهای مسئولان سازمان فضایی، پتانسیل کشور درحوزه فناوری سنجش از دور و تعاملات بین المللی که از سوی ایران برای دسترسی به داده‌های ماهواره‌ای صورت می‌گیرد، پاسخگوی نیاز کشور در پایش وضعیت منابع آبی و مدیریت بحران خشکسالی خواهد بود در صورتی که سازمان‌هایی مانند مدیریت بحران، هواشناسی، نقشه برداری، وزارت جهاد کشاورزی و امثال آنها از این ظرفیت‌ها و توانمندی‌های موجود بهره لازم را به کار گیرند.