Kortlægning af kulminedrift på en bjergtop årligt spredt i Appalachia

Kulindustrien kan være gået tilbage i det sidste årti på grund af stigningen i billig naturgas, men en kulminedriftsmetode kaldet fjerning af bjergtoppe finder stadig sted, især i det centrale Appalachia.

Et nyt webbaseret kortlægningsværktøj viser, mere detaljeret end nogensinde før, landet blotlagt af kulminedrift på en bjergtop i det centrale Appalachia hvert år, mere end tre årtier tilbage.

Værktøjet bruger satellitbilleder til at identificere og kortlægge det årlige omfang af mineaktivitet på tværs af et firestatsområde, herunder dele af Kentucky, Tennessee, Virginia og West Virginia.

I journalen PLOS ET , forskere vurderer, at mellem 1985 og 2015, i gennemsnit 21, 000 acres blev omdannet til bar jord og murbrokker i det centrale Appalachia hvert år - et område omkring halvt så stort som Washington, D.C.

Denne analyse placerer det samlede skøn siden 1970'erne til omkring 1,5 millioner acres. "Det er et område 18 procent større end staten Delaware, og kun 3 procent mindre end Everglades National Park, " sagde førsteforfatter Andrew Pericak, som udførte forskningen i laboratoriet hos biologiprofessor Emily Bernhardt ved Duke University.

Bjergtoppen er en form for kulminedrift, hvor kulvirksomheder rydder skoven fra en bakketop, brug derefter sprængstoffer og tungt maskineri til at sprænge og grave gennem jorden og grundfjeldet og blotlægge kullagene nedenunder. De resterende sten og affald skubbes ind i tilstødende dale, begrave vandløb under hundredvis af meter murbrokker kaldet "dalfyldning".

Fortalere siger, at processen giver mineselskaber mulighed for at høste lavvandede sømme af kul, som de ikke kan komme til via traditionel underjordisk minedrift. Men voksende videnskabelige beviser tyder på, at det også ødelægger skove, fylder luften med skadeligt støv og forurener nærliggende vandløb.

At bestemme timingen og omfanget af minedrift er afgørende for at vurdere og afbøde disse miljømæssige og menneskelige påvirkninger, sagde medforfatter Matthew Ross, tidligere ved Duke og nu postdoktoral forsker ved University of North Carolina i Chapel Hill.

Men pålidelig, ajourførte skøn over minedriftens fodaftryk er svære at komme med. I et givet år, et mineselskab må kun operere inden for en del af det område, der er vist på deres minedriftstilladelse. Tidligere indsats har kortlagt overflademinedrift i Appalachia ved hjælp af satellitbilleder, men disse kort er ikke blevet opdateret siden 2006, og kun give et øjebliksbillede af minedrift hvert 10. år, frem for år til år.

Værktøjet udviklet af Duke -forskere, arbejder med partnere hos nonprofitorganisationerne SkyTruth og Appalachian Voices, afslører, hvor minedrift på en bjergtop er i gang på en finere tidsskala, og gør det lettere at holde dataene aktuelle.

Holdet brugte Googles Earth Engine cloud-computerplatform til at behandle satellitbilleder fra den amerikanske regering af synligt og usynligt lys reflekteret fra jordens overflade, overtaget 31 år i træk i et 74 amter område.

Hver pixel i 10, 240 satellitbilleder, tilbage til 1985, blev analyseret af en computeralgoritme, der brugte reflektansdata til at bestemme "grønheden" for hver lille firkant i billedet, som repræsenterer en 100 x 100 fods kvadrat af Jorden.

En samling af pixels, der stort set så ud til at være blottet for vegetation og ikke var en del af en by, vej eller vandmasse blev mærket som et område, hvor minedrift sandsynligvis fandt sted det år, med mindst 83 procents nøjagtighed i et givet år.

"Det tog bare et spørgsmål om minutter at udlæse datasættet, "Sagde Pericak." Det er en enorm tidsbesparelse. "

Holdet kombinerede også deres minearealestimater med tidligere offentliggjorte data om kulproduktion. I 1980'erne og 1990'erne, de fandt, hver 100 kvadratfod jord i regionen gav et ton kul. I 2010 imidlertid, kulselskaber havde brug for at rydde og sprænge omkring 160 kvadratfod pr. ton, og i 2015, det tog mere end 300 kvadratmeter.

"Det kræver mere jord at få den samme mængde kul, end det havde tidligere, "Sagde Pericak.

Resultaterne er i overensstemmelse med, hvad geologer siden midten af ​​1990'erne har advaret om - at som tykkere, mere tilgængelige lag af kul udvindes, forholdet mellem sten og jord til kul vil stige, sammen med driftsomkostninger, sagde Ross.

Seniormedforfatter Emily Bernhardt siger, at de opdaterede kort vil hjælpe forskere med at komme med mere præcise skøn over omkostninger og fordele ved bjergtoppe, og hvordan det kan sammenlignes med andre former for ressourceudvinding.

"Enhver videnskabsmand, der er interesseret i at studere virkningerne af minedrift på bjergtop, kan nu se præcis, hvor miner er i landskabet, og hvor længe disse påvirkninger har været aktive, "sagde Bernhardt, hvem bruger dataene til at forstå mere præcist, hvordan minedrift på bjergtop påvirker vandkvaliteten, hvor langt virkningerne strækker sig nedstrøms, og hvor længe de varer ved.

Indiana University professor Michael Hendryx, som ikke var involveret i undersøgelsen, har brugt de opdaterede kort til at vurdere eksponeringen af ​​luftforurening og andre sundhedseffekter hos mennesker, der bor i nærheden af ​​aktive mineområder, sammenlignet med mennesker, der bor længere væk.

"Det giver også offentligheden en bedre mulighed for at overvåge minedrift for at sikre, at de overholder betingelserne i deres tilladelser, " sagde medforfatter Christian Thomas fra SkyTruth. "Eventuelle nye problemer, der dukker op, kan potentielt handles på og korrigeres mere effektivt med dette årlige kig på regionen."

Thomas siger, at SkyTruth planlægger at bruge dataene til at måle effektiviteten af ​​genvindingsindsatsen efter minedrift er stoppet. "Dette er nøglen til at hjælpe regionen med at komme sig over denne arv fra minedrift og overgang til en fremtid uden minedrift, " sagde Thomas.

Data og computerkode er gratis for alle at bruge, og fremtidig minedrift kan hurtigt føjes til datasættet, efterhånden som nye satellitbilleder bliver tilgængelige, sagde Pericak.