SHABA помогает отслеживать восстановление растительности на рудниках

Исследователи Гельмгольцского центра Дрезден-Россендорф (HZDR) и Гельмгольцского института Фрайберга по ресурсным технологиям (HIF) разработали новый инструмент дистанционного зондирования для мониторинга изменений растительности вокруг горнодобывающих объектов по всему миру. Инструмент получил название SHABA (Seasonal Harmonic Anomaly Break Analysis — «Анализ разрывов сезонных гармонических аномалий»). Исследование опубликовано в журнале ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing.

Металлы и критические минералы — незаменимые компоненты современных технологий: от смартфонов и компьютеров до электромобилей, солнечных и ветровых электростанций. Их добыча неизбежно оставляет след в окружающей среде. Оценить масштаб этого следа в глобальном масштабе прежде было практически невозможно — именно здесь SHABA открывает новые возможности.

Как работает SHABA

В основе SHABA лежит анализ временны́х рядов спутниковых данных — последовательностей измерений, сделанных одним и тем же инструментом на одном и том же участке за длительный период времени.

Растительность меняется с определённой сезонной ритмичностью: весеннее позеленение, летний пик, осеннее увядание. Эта ритмичность поддаётся математическому описанию через гармонические (волновые) функции. Резкие отклонения от прогнозируемой сезонной кривой — «разрывы» — указывают на реальные изменения: вырубку, гибель растительности от загрязнения или, наоборот, восстановление после рекультивации.

«SHABA преобразует данные о растительности со спутниковых снимков в понятную волновую диаграмму, которая позволяет легко увидеть и количественно оценить любые существенные изменения растительности в конкретном месте», — объясняет доктор Самуэль Тиле, руководитель группы обработки цифровых данных в HIF.

Ключевая особенность SHABA — учёт сезонных колебаний и долгосрочных трендов при определении того, является ли изменение значимым. Благодаря этому инструмент надёжно отличает реальные нарушения от обычной сезонной изменчивости.

Что умеет SHABA и как его проверили

Систему протестировали на данных реальных горнодобывающих объектов в различных климатических зонах — от тропических лесов до засушливых регионов. В каждом случае изменения, зафиксированные SHABA, совпали с задокументированными событиями:

• потеря растительности при расширении карьера или прокладке дорог к нему;
• постепенное восстановление растительности после проведения рекультивационных работ.

«Наше исследование продемонстрировало потенциал SHABA как инструмента дистанционного зондирования для анализа растительности вблизи горнодобывающих объектов в самых разных климатических регионах мира», — говорит профессор Рихард Глоагуэн, научный руководитель проекта.

Радиус анализа вокруг каждого объекта — 100 километров. Это позволяет учесть не только непосредственное воздействие на прилегающую территорию, но и косвенные эффекты — изменение гидрологии, воздушный перенос загрязнителей, нарушение миграционных коридоров животных.

Зачем это нужно: экология, регулирование и диалог

Горнодобывающая промышленность работает в условиях всё возрастающих экологических требований. Потребители, инвесторы и регуляторы требуют прозрачности: что именно происходит с природой вокруг шахты — до, во время и после добычи?

Прежде ответить на этот вопрос можно было лишь через дорогостоящие полевые обследования, охватывающие небольшие площади, или через сравнение редких спутниковых снимков без автоматизации. SHABA работает по-другому: он обрабатывает плотные временны́е ряды спутниковых данных в автоматическом режиме и даёт возможность наблюдать динамику на глобальном уровне.

«Мы надеемся, что SHABA поможет количественно оценить площадь воздействия шахт по всему миру и что его непредвзятые данные дистанционного зондирования будут способствовать лучшему диалогу между заинтересованными сторонами», — добавляет Глоагуэн.

Читайте также: метод очистки почвы от PFAS сделали доступнее.

Инструмент одинаково полезен как для горнодобывающих компаний, демонстрирующих прогресс в рекультивации, так и для регуляторов и НКО, верифицирующих эти заявления с помощью независимых данных.