Miért figyeljük a Földet a világűrből?

Az űrtevékenység egyik legfontosabb célja sa­ját bolygónk folyamatos megfigyelése. Az első látványosabb műholdképet a NASA által fejlesztett TIROS-1 meteorológiai műhold készítette a Földről 1960-ban. A program igen jól teljesített az időjárás-előrejelzéseket támogató adatszolgáltatásban annak ellenére, hogy a képek felbontása, minősége és a belőlük kinyerhető információtartalom még igencsak távol állt a mai lehetőségektől. Azonban a NASA ezzel a felvétellel teremtette meg az űrtávérzékelést alkalmazó időjárás- és klímakutatás alapjait.

Az űrtávérzékelés azt jelenti, hogy műholdak segítségével olyan digitális felvételeket készítünk a Földről (vagy egyéb égitestről), amelyek korszerű, speciális módszerekkel történő feldolgozásával láthatóvá, mérhetővé és érthetővé válnak a bolygónkon zajló folyamatok.

A felvételezés eredményeképpen létrejövő állomány – hétköznapi kifejezéssel műholdkép vagy űrfelvétel – tulajdonképpen egy pixelekből felépülő, nagyméretű digitális kép, más szóval: raszter. Egy műholdképnek általában több, különböző információtartalmat hordozó rétege van. A képet alkotó pixelek leggyakrabban négyzet alakúak, és mindegyik pixelhez minden rétegben tartozik egy érték, amely a földfelszín adott területére vonatkozó információt hordozza: ilyen lehet például a felszín által kibocsá­tott hősugárzás szenzornál mért értéke.

Ma már képek ezrei készülnek a földfelszínről naponta, az archivált felvételek száma pedig eléri a több milliót. Mivel a rendelkezésre álló adatmennyiség évtizedek óta gyűlik, a gyorsan fejlődő elemző algoritmusok segítségével az időbeli változásokat is figyelembe vehetjük, így segítve a bolygónk globális környezeti állapotához kapcsolódóan napjainkban felmerülő kérdések megválaszolását, mint például:

• Hogyan változik a Föld természeti környezete?
• Mi okozza a megfigyelhető változást?
• Hogyan gazdálkodhatunk jobban az erőforrásainkkal?
• Tudunk-e alkalmazkodni a változáshoz, például az élelmiszer-termelés módszereiben?
• Tudunk-e gyorsabban és hatékonyabban reagálni természeti katasztrófák esetén?

A legjelentősebb földmegfigyelési programok közül a NASA EO (NASA Earth Observation) és az Európai Űrügynökség (ESA) Copernicus programja épp ezekre a kérdésekre keresi a választ, komoly műholdas támogatással.

E két nagy program részeként készült űrfelvételek jelentős része szabadon hozzáférhető, így a fent említett globális problémák vizsgálata mellett számos ország felhasználja azokat a saját területére vonatkozó kutatások és elemzések során, illetve az egyes szakterületek és nemzetgazdasági ágazatok támogatására.

Így az űrfelvételek és az azokból speciális módszerekkel kinyerhető adatok szolgáltatása lassan „közüzemmé válik”, de mindez csak folyamatos kutatás-fejlesztéssel és magas szintű mérnöki szakértelemmel biztosítható, hisz az űrtávérzékelés és a felvételek elemzése rendkívül összetett folyamat.

Az űrfelvételeket és a belőlük kinyerhető információkat pedig széles körben alkalmazzák: segítségükkel biztosítható az időjárás-előrejelzés, térképezhető a felszínborítás változása, vizsgálható például az urbanizáció hatása, az erdősültség alakulása, de a környezetvédelem (többek között az olajszennyezések nyomon követése, illegális tevékenységek helyszíneinek megtalálása) és a természetvédelem (élőhelyek állapotának és változásának térképezése) is jelentős felhasználási terület. A klímaváltozáshoz kapcsolódóan követhető többek között a jégtakarók olvadása, a sivatagok terjeszkedése és a tengerszint emelkedése. A mezőgazdaság számára térképezhetők a termesztett növények, becsülhetők a kártevők által okozott károsodások, a belvíz, az aszály, vagy a helytelen vízgazdálkodás következményei. Az űrfelvételeknek kulcsszerepük van a katasztrófahelyzetekre (pl. erdőtüzek, árvizek) történő gyors reagálás, valamint az élelmiszerbiztonság és a vízkészlet-gazdálkodás támogatásában is. Ez utóbbira jó példa az ENSZ Élelmezésügyi és Mezőgazdasági Szervezetének (FAO) számos, űrfelvételeken alapuló mezőgazdasági monitoring programja, melyek közül a WaPOR (Water Productivity through Open access of Remotely sensed derived data) például a mezőgazdasági kultúrák vízhasznosítását figyeli Afrikában és a Közel-Keleten.