Palydovai atskleidė potvynių pamaryje mastą

Todėl naudodamiesi palydovo „Sentinel-1“ siunčiamais duomenimis Vilniaus universiteto (VU) Chemijos ir geomokslų fakulteto geografai Elzė Buslavičiūtė ir doc. Laurynas Jukna nagrinėja jų mastą ir sako, kad tokia informacija praverčia tiek stebint gamtos reiškinių pokyčius, tiek planuojant naujas gyvenvietes. 

Ateityje potvynių vis daugės 

Bendras Nemuno deltos plotas – net 930 kvadratinių kilometrų, o didžiausia jos dalis išsidėsčiusi Kaliningrado srityje.

Kylantis vanduo apsemia kelius, sodybas, sunkina susisiekimą ir lemia įvairius ekonominius nuostolius pajūrio regione. 2023–2024 m. šaltuoju sezonu Klaipėdos ir Šilutės rajono savivaldybėse upės tvino ne vieną kartą – lapkričio viduryje, gruodžio ir sausio pabaigoje.

Per šį laikotarpį kelis kartus skelbta ekstremalioji situacija, ne išimtis ir naujausias vandens lygio pakilimas, kai sausio 25 d. Šilutės savivaldybė dalyje savo teritorijų paskelbė ekstremaliąją padėtį dėl labai aukšto vandens lygio. 

Tačiau nors įprastai su potvyniais Pamario kraštas susiduria pavasarį, mokslininkai numato, kad keičiantis pasauliniam klimatui jų daugės ir žiemą: su pavojingais ir nuostolius sukeliančiais potvyniais didėjant ekstremalių reiškinių kiekiui, tikėtina, bus susiduriama vis dažniau. Tarpvyriausybinė klimato kaitos komisija (angl. IPCC) teigia, kad, dėl klimato kaitos stiprėjant liūtims, didės ir potvynių mastas.

Lietuvoje ruošiantis tokioms grėsmėms ir įgyvendinant Europos Sąjungoje priimtą Potvynių direktyvą, 2014 m. sudaryti ir vis atnaujinami Potvynių grėsmės ir potvynių rizikos skaitmeniniai žemėlapiai.  

Apskritai Lietuvoje, vandens matavimo stočių duomenimis, dėl šaltuoju metų laiku rečiau susiformuojančios sniego dangos fiksuojama maksimalių pavasario potvynių debitų mažėjimo tendencija, tačiau daugėja potvynių ir poplūdžių žiemos metu.

Ateityje, pagal Aplinkos apsaugos agentūros skelbiamą Potvynių rizikos valdymo planą 2023–2027 m., gali daugėti dėl lietaus sukeltų potvynių ir atskirais metais įvykstančių ekstremalių potvynių. 

Vertinant potvynius nepakeičiamas įrankis – palydovinė informacija 

Kadangi potvynių teritorijas dažnai sunku pasiekti, vertindami potvynių mastą geografai pasitelkia ne tik antžeminius, bet ir palydovinius duomenis.

Vanduo – savo savybėmis išskirtinė medžiaga, todėl vandens apsemtiems paviršiams stebėti sukurta įvairių metodų. Skystas vanduo gerai sugeria 700–1100 nanometrų dažnio artimuosius infraraudonuosius spindulius (NIR).

Kadangi NIR spinduliuotė sugeriama vandens, tik nedidelė jos dalis yra išspinduliuojama arba atspindima atgal į kosmosą. Todėl, jei palydovo jutiklis užfiksuoja žemas NIR atspindžio reikšmes, tai gali reikšti, kad fiksuojamas vandens paviršius.

Remiantis šia ir kitomis spinduliuotės sugėrimo savybėmis, optinių palydovinių tyrimų srityje sukurta įvairų indeksų, kurie padeda išskirti vandens telkinius arba apsemtas teritorijas.

Vis dėlto optiniai jutikliai turi kelis trūkumus – pavyzdžiui, jie negali suteikti jokios informacijos apie paviršių, jei tuo metu debesuota arba jei vanduo apsėmęs tankų mišką, o tai dažnas atvejis Lietuvos sąlygomis. 

Tokiose situacijose į pagalbą pasitelkiami mikrobangų duomenys, nes mikrobangos gali prasiskverbti pro debesis. Vandens nustatymo principas čia remiasi ne molekulių sugerties, bet labiau fizikinėmis atspindžio taisyklėmis.

Kadangi vandens paviršius yra lygus, mikrobangos, skleidžiamos palydovo, į jį atsimuša tarsi į veidrodį ir yra nukreipiamos kita kryptimi nuo palydovo jutiklio.

Todėl palydovas neužfiksuoja jokio sugrįžtančio atspindžio, o atgalinės sklaidos reikšmės yra labai žemos.  

Pavyzdžiui, lyginant Europos kosmoso agentūros palydovo „Sentinel-1“ mikrobangų vaizdus iš Kartenos apylinkių gruodžio viduryje ir gruodžio pabaigoje, kai vandens lygis buvo pakilęs, galima pamatyti, kad aplink Minijos upę išryškėja juodos spalvos teritorijos, kurios aiškiai rodo itin žemas atspindžio reikšmes, t. y. vandens paviršių. 

Remiantis šiais duomenimis galima nustatyti, kokį plotą užima pakilęs vanduo, kokioms infrastruktūroms keliamas pavojus, kada vanduo pradeda slūgti.

Pavyzdžiui, šalia Priekulės sausio 26 d. palydovų vaizduose matomos dėl pakilusio vandens lygio apsemtos mėlynai pažymėtos kelio Šilutė–Priekulė (KK141) atkarpos.

Išskirti mėlyni arealai rodo tas vietas, kuriose mikrobangų atspindžio reikšmės potvynio metu buvo mažesnės, palyginti su sausio 19 d. reikšmėmis prieš vandens pakilimą.

Šis vizualinis metodas, kai derinami kelių datų vaizdai juos sudedant į mums įprastą RGB (raudonos, žalios ir mėlynos) vaizdą, yra vienas iš paprasčiausių būdų vandens lygio svyravimų dinamikai stebėti.

Pasak geografų, toks skaičiavimas svarbus ne tik norint fiksuoti duomenis, bet ir planuojant gyvenvietes, infrastruktūrą ar teikiant pagalbą.

Iš viso per paskutinį žymesnį vandens lygio pakilimą Šilutės rajono savivaldybėje iki sausio 26 d. buvo apsemta beveik 13 tūkstančių hektarų ploto.

Europos kosmoso agentūros palydovų vaizdai leidžia stebėti, kaip dinamiškai keitėsi apsemtų (nuotraukose – juodų) teritorijų plotas Nemuno deltoje ir Šilutės apylinkėse nuo 2023 m. spalio iki 2024 m. sausio pabaigos: ryškiausiai apsemiama dalis aplink Žalgirių mišką, kur patvinsta Atmatos upė. 

Geografai, naudodamiesi „Sentinel-1“ palydoviniais duomenimis, gali efektyviai įvertinti ekstremalių potvynių ir poplūdžių mastą, geriau planuoti rizikos teritorijose esančias gyvenvietes ir veiklas.

Pavyzdžiui, naudojantis jau minėtais mikrobangų duomenimis, sparčiai įvertintas dėl Chersono užtvankos griūties kilusio potvynio mastas, taip pat pražūtingų ciklonų, tokių kaip 2019 m. Afrikos pietus užklupusio Idai, sukeltų potvynių žala, taigi šio pobūdžio duomenys yra svarbūs tiek Lietuvoje, tiek kituose regionuose vykstantiems didesnio masto ekstremaliems reiškiniams vertinti.