داده‌های ماهواره‌ای چگونه ما را از بحران اقلیمی نجات می‌دهد؟

به گزارش خبرنگار اجتماعی خبرگزاری تسنیم، فضای ماورا گنجینه‌ای از علوم ناشناخته محسوب می‌شود که علی‌رغم پیشرفت‌های برخی کشورها در اکتشاف آن، به گفته دانشمندان شاید بشر به 10 درصد از علوم فضایی دست پیدا کرده باشد.

تحقیقات فضایی در زمینه‌های مختلفی به ما کمک می‌کنند که یکی از آنها شناخت بیشتر تغییرات اقلیمی و توانایی بیشتر برای سازگاری با آن است. به دلیل اهمیت این موضوع، شعار هفته جهانی فضا نیز "فضا و تغییر اقلیم" انتخاب شده است.

تحقیقات فضایی نقش مهم و کلیدی در درک و مقابله با تغییرات اقلیمی ایفا می‌کند و از طریق داده‌های ماهواره‌ای و فناوری‌های پیشرفته فضایی، محققان قادرند به بررسی دقیق‌تر تغییرات جوی، ذوب شدن یخ‌های قطبی، جنگل‌زدایی، تغییرات سطح دریاها و سایر پدیده‌های مرتبط با تغییرات اقلیمی بپردازند.

این فناوری‌ها به دانشمندان و سیاست‌گذاران کمک می‌کند تا با پایش مستمر زمین، الگوهای تغییرات آب‌وهوایی را تحلیل کرده و برنامه‌های مؤثرتری برای حفاظت از محیط زیست و مقابله با بحران‌های آینده تدوین کنند.

بدون شک وقتی به تحقیقات فضایی فکر می‌کنیم، تغییرات اقلیمی نخستین چیزی نیست که به ذهنمان خطور می‌کند بلکه بیشتر ما احتمالاً فضانوردانی که در ایستگاه فضایی بین‌المللی شناور هستند را تصور می‌کنیم غافل از اینکه اصلاً تغییرات اقلیمی پایه هر نوع مطالعه‌ای در علوم فضایی محسوب می‌شود و سازمان‌هایی مانند ناسا و آژانس فضایی اروپا بیش از 150 ماهواره در مدار زمین دارند که اقیانوس‌ها، خشکی‌ها، یخ‌ها، جو زمین و زیست‌کره را رصد می‌کنند.

از کجا فهمیدیم که زمین در حال گرم شدن است؟

در سال 2015، 196 کشور در سراسر جهان به توافق‌نامه پاریس (مربوط به تغییرات اقلیمی سازمان ملل) پیوستند. این توافق‌نامه تاریخی به‌طور قانونی دولت‌ها را موظف می‌کند تا میزان انتشار کربن را کاهش دهند و گرم شدن زمین را به کمتر از 2 درجه سانتی‌گراد محدود کنند.

این رویداد تنها به دلیل وجود شواهد غیرقابل انکار علمی درباره افزایش دماهای جهانی در طول قرن گذشته ممکن شد اما سوال این است که دانشمندان چگونه متوجه شدند که زمین در حال گرم شدن است؟

پاسخ این سوال در اطلاعات حاصل از داده‌های ماهواره‌ای است؛ امروزه، هزاران کیلومتر بالاتر از سطح زمین، شبکه‌ای وسیع از ماهواره‌ها در حال جمع‌آوری داده‌هایی درباره سیستم اقلیمی سیاره ما هستند. این ماهواره‌ها دمای اقیانوس‌ها، خشکی‌ها و جو را با دقت بالا اندازه‌گیری می‌کنند و با تأیید داده‌های ماهواره‌ای بود که دولت‌های جهان درباره گرمایش زمین مجاب شدند.

نخستین کسی که مدارکی درباره گرم شدن زمین ارائه داد، در واقع یک دانشمند تازه‌کار به نام «گای کالندر» بود که در سال 1938، با تلاش فراوان سوابق 147 ایستگاه هواشناسی در سراسر جهان را جمع‌آوری کرد. او کشف کرد که دمای جهانی در طول 50 سال گذشته 0.3 درجه سانتی‌گراد افزایش یافته است اما در آن زمان، یافته‌های او عمدتاً توسط دولت‌ها، صنایع و حتی سایر دانشمندان نادیده گرفته شد.

پرداختن به گرمایش جهانی از زمان کالندر مسکوت ماند تا زمانی که ماهواره‌ها وارد میدان شدند و اندازه‌گیری‌های کالندر تأیید شد. در واقع از همان زمان بود که جهان به این موضوع (گرمایش جهانی) واکنش نشان نداد.

نخستین قدم فضایی در اکتشاف تغییر اقلیم

نخستین ماهواره‌ای که اندازه‌گیری دقیقی از دمای جو زمین ارائه داد، ماهواره "نیمبوس III" ناسا بود که در سال 1969 به فضا پرتاب شد. نیمباس3 یک طیف‌سنج مادون قرمز داشت که به آن اجازه می‌داد دما را در سراسر جو ثبت کند. این وسیله همچنین می‌توانست تشعشعات الکترومغناطیسی را در طیف کاملی از طول موج‌ها تشخیص دهد که به دانشمندان در تعیین ساختار جو کمک می‌کند.

نیمباس3 دارای دوربین‌هایی بود که تصاویر لحظه‌ای از پوشش ابرها را ارائه می‌کرد. این ماهواره دو ماه بعد از پرتاب، یکی از سازه‌هایش از کار افتاد و پس از شکست تعداد بیشتری از آنها، ناسا در سال 1972 این مأموریت را خاتمه داد.

ماهواره نیمباس3 با جمع‌آوری داده‌های مربوط به دمای لایه ترپوسفر جو زمین از شرق اقیانوس اطلس تا بخش زیادی از اقیانوس آرام، تحول مهمی در پیش‌بینی وضعیت آب و هوا ایجاد کرد.

کشورهای پیشرو در پایش فضایی تغییرات اقلیمی

امروزه ماهواره‌های جدیدتر، با قدرت بیشتر و فناورزی بروزتری پایش تغییرات اقلیمی را انجام می‌دهند و کشورهای پیشرو در عرصه فضایی درحال توسعه ماهواره‌های خود در این راستا هستند. در ادامه با برخی ماهواره‌های معروف این کشورها در مسیر پایش تغییرات اقلیمی آشنا می‌شویم:

1. ایالات متحده آمریکا:

درحال حاضر ماهواره GOES-U (ماهواره عملیاتی محیط‌زیستی زمین ثابت -U) که قرار است در سال 2024 به فضا پرتاب شود، به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین ماهواره‌های آب‌وهوایی جهان شناخته می‌شود. این ماهواره، چهارمین نمونه از سری ماهواره‌های GOES-R متعلق به سازمان ملی اقیانوسی و جوی آمریکا (NOAA) است که در حوزه نظارت بر آب‌وهوا و محیط زیست، آخرین فناوری‌ها را به کار گرفته است.

ماهواره GOES-U به ابزارهای پیشرفته‌ای همچون تصویربردار پایه پیشرفته (ABI) و نقشه‌بردار رعد و برق (GLM) مجهز است که امکان ثبت تصاویر دقیق‌تر و ارائه پیش‌بینی‌های سریع‌تر و دقیق‌تر از شرایط جوی را نسبت به نسخه‌های پیشین فراهم می‌کند. همچنین این ماهواره دارای یک کروناگراف فشرده (CCOR) است که بهبود قابل‌توجهی در پایش وضعیت آب‌وهوای فضایی و نظارت بر فعالیت‌های خورشیدی ارائه می‌دهد.

این سری ماهواره‌ها پیش از این نیز در تحول پیش‌بینی‌های جوی نقش اساسی ایفا کرده‌اند و در ردیابی طوفان‌ها، آتش‌سوزی‌های جنگلی و سایر پدیده‌های شدید جوی بسیار مؤثر بوده‌اند. انتظار می‌رود GOES-U این قابلیت‌ها را بیش از پیش تقویت کند و داده‌های حیاتی را در اختیار هواشناسان، نیروهای امدادی و محققان قرار دهد‌.

2. اتحادیه اروپا:

سری ماهواره‌های سنتینل (Sentinel) که بخشی از برنامه کوپرنیک اتحادیه اروپا هستند، نقش کلیدی در پایش تغییرات اقلیمی و محیط زیست دارند. این ماهواره‌ها با استفاده از فناوری‌های پیشرفته تصویربرداری و سنجش از دور، اطلاعات دقیقی را در زمینه‌های مختلف ارائه می‌دهند که به پایش و درک بهتر تغییرات آب‌وهوایی کمک می‌کند. برخی از مهم‌ترین نقش‌های ماهواره‌های سنتینل در این حوزه عبارتند از:

پایش یخ‌های قطبی و سطح دریا: سنتینل1 و سنتینل3 به‌طور خاص برای رصد تغییرات یخ‌های قطبی و نظارت بر سطح دریاها طراحی شده‌اند. این داده‌ها به محققان امکان می‌دهد تغییرات حجم یخ و افزایش سطح آب دریاها را به دقت تحلیل کنند و تاثیر آن بر سواحل و اکوسیستم‌ها را بررسی کنند.

پایش دمای سطح زمین و اقیانوس‌ها: سنتینل3 از سنسورهای حرارتی بهره می‌برد که تغییرات دمای سطح زمین و اقیانوس‌ها را اندازه‌گیری می‌کند. این اطلاعات در تحلیل پدیده‌هایی مانند گرمایش جهانی و تغییرات الگوهای جوی بسیار مفید هستند.

پایش جنگل‌ها و منابع طبیعی: سنتینل2 با تصاویر چندطیفی دقیق خود به شناسایی و تحلیل تغییرات در پوشش گیاهی، جنگل‌زدایی، و استفاده از زمین کمک می‌کند. این داده‌ها برای حفاظت از جنگل‌ها و منابع طبیعی اهمیت بالایی دارند.

پایش گازهای گلخانه‌ای و آلودگی هوا: سنتینل5P نقش مهمی در سنجش میزان گازهای گلخانه‌ای، مانند دی‌اکسید کربن و متان، ایفا می‌کند. این ماهواره همچنین می‌تواند میزان آلودگی هوا و انتشار آلاینده‌ها در شهرهای بزرگ را تحلیل کند، که برای مقابله با تغییرات اقلیمی و کنترل آلودگی اهمیت دارد.

به طور کلی، داده‌های به دست آمده از ماهواره‌های سنتینل به کشورهای مختلف کمک می‌کنند تا تصمیمات بهتر و مؤثرتری در زمینه مقابله با تغییرات اقلیمی و حفاظت از محیط زیست اتخاذ کنند.

3. روسیه:

بهترین ماهواره روسیه برای رصد تغییرات اقلیمی «الکترو - ال» (Elektro-L) است. این سری از ماهواره‌های هواشناسی که توسط شرکت روس‌کاسموس توسعه یافته‌اند، به طور ویژه برای پایش وضعیت جوی، محیط زیست، و نظارت بر تغییرات اقلیمی طراحی شده‌اند.

ماهواره‌های Elektro-L در مدار زمین ثابت قرار دارند و قادرند تصاویر با رزولوشن بالا از سطح زمین، ابرها و تغییرات جوی در طول روز و شب ارائه دهند. آنها به جمع‌آوری داده‌های مربوط به دمای سطح دریا، تغییرات سطح یخ‌های قطبی، و تغییرات پوشش گیاهی کمک می‌کنند که این اطلاعات برای تحلیل دقیق تغییرات اقلیمی ضروری است.

ویژگی‌های کلیدی ماهواره Elektro-L:

رصد وضعیت جوی: ماهواره Elektro-L با استفاده از تصاویر چندطیفی از اتمسفر و سطح زمین، تغییرات دمایی، رطوبت و پدیده‌های جوی را به طور مداوم رصد می‌کند.

پایش سطح یخ و دریا: این ماهواره توانایی نظارت بر تغییرات یخ‌های قطبی و سطح آب دریاها را دارد، که برای تحلیل اثرات تغییرات اقلیمی بسیار مهم است.

پایش بلایای طبیعی: Elektro-L همچنین برای پیش‌بینی و ردیابی بلایای طبیعی مانند طوفان‌ها، سیل‌ها و آتش‌سوزی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، که این قابلیت به مقابله با اثرات تغییرات اقلیمی کمک می‌کند.

با ترکیب این فناوری‌ها، Elektro-L به عنوان یکی از بهترین ابزارهای روسیه برای نظارت و پیش‌بینی تغییرات اقلیمی شناخته می‌شود و در همکاری‌های بین‌المللی در زمینه محیط زیست نقش مهمی ایفا می‌کند.

4. چین:

بهترین ماهواره چین برای رصد تغییرات اقلیمی "فِنگ‌یون" (Fengyun) است. این سری از ماهواره‌ها که توسط سازمان فضایی چین (CNSA) و اداره هواشناسی چین توسعه یافته‌اند، به طور خاص برای رصد وضعیت جوی و پایش تغییرات آب‌وهوایی طراحی شده‌اند.

ویژگی‌های کلیدی سری ماهواره‌های Fengyun:

Fengyun-3: این سری از ماهواره‌ها در مدار قطبی قرار دارند و توانایی رصد وضعیت آب‌وهوا و تغییرات اقلیمی در مقیاس جهانی را دارا هستند. Fengyun-3 مجهز به سنجشگرهایی برای اندازه‌گیری دمای سطح زمین، رطوبت و پارامترهای دیگر مرتبط با تغییرات جوی است. این داده‌ها به تحلیل گرمایش جهانی، ذوب یخ‌های قطبی و تغییرات سطح دریا کمک می‌کند.

Fengyun-4: این ماهواره در مدار زمین‌ثابت قرار دارد و از فناوری‌های پیشرفته‌ای برای پایش وضعیت جوی در زمان واقعی استفاده می‌کند. Fengyun-4 تصاویر چندطیفی با رزولوشن بالا از سطح زمین و اتمسفر تهیه می‌کند و اطلاعات دقیقی در مورد تغییرات اقلیمی، گرد و غبار و دیگر پدیده‌های جوی ارائه می‌دهد.

پایش آلودگی و گازهای گلخانه‌ای: برخی از ماهواره‌های Fengyun قابلیت شناسایی و اندازه‌گیری آلاینده‌های جوی و گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسید کربن و متان را دارند، که برای تحلیل تغییرات اقلیمی بسیار مهم هستند.

ماهواره‌های Fengyun به دلیل دقت بالا و گستردگی پوشش جهانی خود، بخش مهمی از تلاش‌های چین برای مقابله با تغییرات اقلیمی و پایش محیط‌زیست در سطح ملی و بین‌المللی به شمار می‌آیند.

5. ایران:

در حال حاضر، ایران با وجود پیشرفت‌هایی در حوزه فضایی، هنوز به سطح توسعه‌یافته کشورهای پیشرو در زمینه ماهواره‌های تخصصی برای رصد تغییرات اقلیمی نرسیده است. اما ماهواره "خیام" که در سال 2022 به فضا پرتاب شد، یکی از پیشرفته‌ترین ماهواره‌های ایران است که می‌تواند در پایش تغییرات اقلیمی و محیط‌زیستی کمک‌کننده باشد.

ویژگی‌های کلیدی ماهواره خیام:

سنجش از دور با دقت بالا: ماهواره خیام به سنسورهایی با دقت بالا مجهز است که امکان تصویربرداری از سطح زمین با وضوح تا یک متر را فراهم می‌کند. این تصاویر برای تحلیل تغییرات اقلیمی مانند جنگل‌زدایی، خشک‌سالی، و کاهش منابع آبی بسیار مفید است.

پایش محیط زیست: داده‌های ماهواره خیام می‌تواند برای بررسی آلودگی هوا، تغییرات پوشش گیاهی، و پدیده‌های طبیعی مانند توفان‌ها و سیل‌ها به کار گرفته شود، که این امر به برنامه‌ریزی‌های اقلیمی و مدیریت منابع کمک می‌کند.

تحلیل پدیده‌های جوی: با استفاده از داده‌های این ماهواره، می‌توان پدیده‌های اقلیمی مانند گرم شدن زمین و ذوب یخ‌های قطبی را در سطح ملی و منطقه‌ای بررسی کرد و تاثیرات آن‌ها بر کشاورزی و منابع طبیعی را تحلیل کرد.

ماهواره خیام با اینکه به عنوان ماهواره‌ای چندمنظوره شناخته می‌شود، در کنار پایش اقلیمی می‌تواند به جمع‌آوری اطلاعات ارزشمند در زمینه‌های دیگری نظیر مدیریت بحران و بهبود تصمیم‌گیری در حوزه کشاورزی و منابع طبیعی نیز کمک کند.

ماهواره‌ها ابزار کلیدی پایش تغییر اقلیم

دانشمندان تأکید دارند که پایش تغییرات اقلیمی از طریق ماهواره‌ها یکی از ابزارهای کلیدی برای درک بهتر تأثیرات جهانی تغییرات آب‌وهوایی است. این فناوری‌ها، که شامل ماهواره‌هایی مانند GOES-U، سنتینل، و فنگ‌یون می‌شوند، قادر به ارائه داده‌های دقیق و جامع از سطح زمین، اقیانوس‌ها، و اتمسفر هستند. از طریق این داده‌ها، دانشمندان می‌توانند روندهای بلندمدت مانند گرمایش جهانی، ذوب یخ‌های قطبی، افزایش سطح دریا و تغییرات پوشش گیاهی را بهتر تحلیل کنند.

ماهواره‌ها می‌توانند در زمان واقعی تغییرات جوی مانند طوفان‌ها، سیل‌ها و آتش‌سوزی‌ها را رصد کنند و به کاهش خسارات و آمادگی برای بلایای طبیعی کمک کنند. همچنین، داده‌های به‌دست‌آمده از این ماهواره‌ها در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و پایش کیفیت هوا و منابع آبی اهمیت زیادی دارند.

با توجه به افزایش سرعت تغییرات اقلیمی، استفاده از ماهواره‌ها به عنوان ابزاری قدرتمند برای تصمیم‌گیری‌های مبتنی بر داده در حوزه مدیریت منابع طبیعی، توسعه پایدار و حفاظت از اکوسیستم‌ها ضروری است. این فناوری نه تنها به پایش وضعیت کنونی کمک می‌کند، بلکه امکان پیش‌بینی و برنامه‌ریزی برای آینده‌ای پایدارتر را فراهم می‌سازد‌.