Zprávy ze světa

43595_illustration
30.11.2017

Proměny planety Země...

... v cyklech ročních období zachytila animace z družicových dat agentury NASA.

Série snímků povrchu Země pořizovali z oběžné dráhy už první astronauté ručními kamerami přes okna svých lodí. Tyto pokusy především prokázaly, že i z výšky několika stovek kilometrů a přes vrstvu atmosféry je možné pořizovat kvalitní snímky zemského povrchu a má tedy smysl zkonstruovat a vypustit družice, které budou povrch Země pravidelně a dlouhodobě snímkovat.

Za počátek éry systematického snímkování povrchu Země z bezpilotních družic je považováno vypuštění americké družice Landsat-1 v roce 1972, která byla první ze série družic pokračující až dodnes aktuálně snímkující družicí Landsat-8. Obrazová data z družic Landsat mají rozlišení nejmenších podrobností na povrchu Země o velikosti řádově desítek metrů, zatímco nejlepší současné družice velmi vysokého rozlišení poskytují data s detaily pod velikost 0.5 metru, ale dlouhodobost a pravidelnost snímání dat je u družic Landsat zcela jedinečná.

Roku 1997 pak byla vypuštěna družice OrbView-2, známá též pod jménem SeaStar, jejíž senzor SeaWiFS (z angl. Sea-Viewing Wide Field-of-View Sensor) byl zkonstruován pro pořizování barevných obrazových dat moří a oceánů. Obrazová data z družicových senzorů určených primárně pro snímání obrazových dat pevninského povrchu Země jsou použitelná pro sledování stavu moří a oceánů jen velmi omezeně, takže rok 1997 je pak považován za další přelom, od kterého jsou dostupná kontinuální družicová data zachycující vývoj nejen pevninského ale i oceánského povrchu Země. Přestože družice OrbView-2/SeaStar přestala pracovat v roce 2010, v její práci pokračují další družice, jako jsou například družice Aqua se senzorem MODIS nebo družice Suomi NPP se senzorem VIIRS.

Výročí 20 let, kdy družice pro agenturu NASA pořizují kontinuálně barevná obrazová data pozemských pevnin i oceánů, bylo inspirací k vytvoření časosběrné animace, kde jsou data ze dvou desetiletí zobrazena během dvou a půl minuty a Země se tu jeví jako globální komplexní organismus dýchající v cyklech ročních období.

Obr.: Ukázka z animace proměn Země během ročních období vytvořené z družicových dat agentury NASA nasbíraných za 20 let. Zdroj: NASA

 

Obr.: Ukázka z animace proměn Země během ročních období vytvořené z družicových dat agentury NASA nasbíraných za 20 let. Primárně byla pro animaci zpracována data získaná z družic a senzorů SeaStar/SeaWiFS, Aqua/MODIS a Suomi NPP/ VIIRS. Zdroj: NASA

Barvy v animaci vyjadřují množství zelené hmoty na dané ploše. Na pevninách hnědá barva znamená nejnižší množství vegetace v oblastech pouští, světle zelená a tmavě zelená pak vzrůstající množství vegetace v úrodných oblastech, lesech a džunglích. Bílá barva je na souších sněhová pokrývka, před jejímž příchodem se oblasti z letní sytě zelené mění na světle zelenou až hnědou, jak vegetace přechází z vegetačního období do vegetačního klidu.
Odlišení oblastí v barevné škále na souších je založné na tzv. Normalizovaném diferenčním vegetačním indexu NDVI (z angl. Normalized Difference Vegetation Index), který je jedním z nejčastějších způsobů mapování vegetace na základě družicových dat. Je to tzv. poměrový index, který dává do vztahu normalizovaným poměrem odrazivost povrchů v červené viditelné a blízké infračervené části spektra a výsledné hodnoty velmi dobře korelují právě s obsahem zelené hmoty na dané ploše.
Na plochách moří a oceánů pak barvy odpovídají množství fytoplanktonu, což jsou společenstva různých jednobuněčných fotosyntetizujících mikroorganismů, například řas a sinic. Fialové oblasti obsahují minimum fytoplanktonu a jsou tak oceánskou obdobou pozemských pouští, tmavě modré oblasti nízkou úroveň obsahu fytoplanktonu, svěle modré oblasti vyšší úroveň, žluté nejvyšší úroveň, až po červené, kdy výrazná změna barvy vody může být způsobená nejen zcela extrémním rozmnožení fytoplanktonu ale může se jednat i o důsledek dalších vlivů, jako je zvíření sedimentů, znečištění dalšími látkami apod.
Fytoplankton je v oceánech tím, čím je tráva na souši – tvoří základ potravního řetězce a ovlivňuje migraci těch živočichů, kteří se během roku pravidelně přesouvají za svými zdroji potravy měnícími se podle ročních období. Každý neobvyklý výkyv v množství a složení se pak přenáší i do dalších pater potravního řetězce a destabilizuje celý systém. Různé znečišťující látky nebo změny v teplotě a proudění oceánských vod mohou vyvolat nečekané a prudké změny v kvantitě i kvalitě fytoplanktonu, kdy místy může dojít k jeho vymizení a jinde naopak k jeho dramatickému rozbujení. Rozsah a závažnost takových změn se v globálním měřítku nedá zmapovat bez dat pořizovaných družicemi.
Voda tvoří 71 % povrchu planety Země a stav oceánů má tak zásadní vliv na celkový stav planety. Například už jen proto, že fytoplankton je zdrojem až 50 % kyslíku. Dlouhodobé družicové sledování vývoje, stavu a množství fytoplanktonu je tak mnohem významnější, než jak by se mohlo na první pohled zdát.

Obr.: Družicový snímek fytoplanktonu u pobřeží Aljašky pořízený pravých barvách senzorem SeaWiFS. Zdroj: NASA/GSFC SeaWiFS Project

 

Obr.: Družicový snímek fytoplanktonu u pobřeží Aljašky v pravých barvách pocházející ze senzoru SeaWiFS z prvních let pravidelného snímkování oceánských vod k tomu speciálně zkonstruovanými družicovými senzory. Snímek byl pořízen dne 25. dubna 1998. Zdroj: NASA/GSFC SeaWiFS Project

Několik desetiletí sběru globálních dat z různých řad na sebe navazujících družic, které se svými specializovanými senzory navzájem vhodně doplňují, dává stále větší možnost mít nejen důkladně zmapovaný současný stav, ale hlavně objektivně mapovat probíhající změny a sledovat směr, rychlost a důsledky vývoje, jakým Země v posledních letech prochází.

Celou animaci v délce 2 minuty 31 vteřin obsahující 20 roků proměn Země od září 1997 do září 2017 si lze prohlédnout na stránkách NASA zde.

Článek zpracoval: Jiří Šustera

 

nahoru

zpět