Hvordan forskere bruger afklassificerede militære fotografier til at analysere historiske økologiske ændringer

Forskere bruger spion -satellitbilleder fra den kolde krig til at undersøge ændringer i miljøet, herunder skovrydning i Rumænien, marmotfald i Kasakhstan og økologiske skader fra bomber i Vietnam.

Økologer har udnyttet nye fremskridt inden for billedbehandling for at forbedre analysen af ​​deklassificerede amerikanske militære efterretningsfotografier og opdage tidligere usynlige ændringer i miljøet. Dr. Catalina Munteanu, fra Humboldt University, og Dr. Mihai Daniel Nita, Transilvania University of Bra ov, præsentere nye fund fra US Geological Survey afklassificerede satellitbilleder.

Den vigtigste datakilde for analyserne er Cold War Spy -satellitbilleder, som blev indsamlet af USA siden 1960, oprindeligt for at overvåge den kinesisk-sovjetiske blok. Otte satellitter tog billeder på filmrulle, som derefter blev faldskærm tilbage i atmosfæren, hvor et perfekt timet amerikansk militærfly snuppede det midt i luften, før det kunne blive opfanget.

Forskerne fik billederne via U.S. Geological Survey's Earth Resources Observation and Science (EROS) Center, efter at være blevet afklassificeret i 1995 under en bekendtgørelse af præsident Bill Clinton.

Denne type filmdata har fået en opgradering, ved at anvende dronebilledbehandlingssoftware, ved hjælp af en rektificeringsteknik kendt som struktur fra bevægelse.

Mihai, en medforfatter, en pioner i denne metode kommenterede "Den matematiske procedure bag drone billedbehandlingssoftwaren er struktur fra bevægelse. Denne tilgang giver os mulighed for at behandle historiske luft- eller satellitbilleder hurtigere og mere præcist end den traditionelle tilgang." Dette skaber i det væsentlige en historisk kortform på Google-Earth, for satellitbilleder taget så langt tilbage som den kolde krig.

Tidligere har den samme forskergruppe havde brugt CORONA -datasættet til at analysere fotos af landbrugslandskaber i Kasakhstan mellem 1960'erne og 1970'erne. Disse fotos blev brugt til at identificere befolkningsnedgang i steppemarmotter på grund af en reduktion i hulgravet. På murmeldyr, Catalina Munteanu siger, "Marmotbestanden er faldet i løbet af de sidste 50 år i Kasakhstan- og det er et fald, som vi måske har savnet, hvis man kun ser på korte tidsperioder på 10-15 år, som moderne data er tilgængelige for.

Forfatterne præsenterer flere nye fund, foruden den publicerede forskning om murmeldyr i Kasakhstan. En anvendelse omfattede afsløring af omfanget af storskovrydning i kølvandet på Anden Verdenskrig i Rumænien.

"Omfanget og placeringen af ​​disse historiske afskæringer var tidligere ukendt-disse data afslørede, hvor de fleste af disse høst var placeret. Mange af de høstede skove var gamle skove, af høj økologisk værdi, og nogle områder blev beplantet med granmonokulturer, der er økologisk meget mindre modstandsdygtige og mangfoldige, "siger hovedforsker Catalina Munteanu.

Billeder fra 1960'erne afslørede, at vandskellet var fuldstændig klart skåret af sovjet-rumænske selskaber som en erstatning for krigen. I 2015, et Google Earth -billede af det samme område, viste den sekundære skovgenvækst efter 60 år.

Interessant nok, ny undersøgelse af fotos fra Vietnamkrigen har afsløret de omfattende økologiske skader forårsaget af eksplosioner. Mihai Daniel Nita, i et separat stykke arbejde, har vurderet udvidelsen af ​​landbrugsjord i tidligere hærgede skove, samt kratere fra påvirkningen af ​​bombeeksplosioner, som er blevet omdannet til damme til fiskeopdræt.

Spionerede satellitbilleder kan bruges til at kortlægge krigsførelsesinduceret skovrydning og ændret landbrugspraksis i Vietnam.

"Med disse data kan vi ikke kun kortlægge omfanget af denne skade ved hjælp af disse billeder, men også undersøge, hvordan landskaber senere har ændret sig som reaktion på krigen. For eksempel, nogle af bombekraterne er nu fyldt med vand og bruges som fiskedamme, "kommenterede Mihai.

Dette arbejde viser, at vores valg af grundlinjer ofte er dikteret af datatilgængelighed, og at ved at bruge forskellige datakilder, vi kan flytte de grundlinjer, vi kvantificerer ændringer mod. Fortolkningen af ​​miljøændringer vil i høj grad afhænge af de referencepunkter, vi vælger.

Catalina og medforfatterne advarer om, at "dette er en påmindelse om at være meget forsigtig i vores fortolkninger af miljøændringer. Alle datakilder har deres begrænsninger og måske også integrere disse data. En god idé er at overveje at integrere på tværs af flere datakilder, når det er muligt . "

Der kan være mange flere applikationer af dataene, såsom at kortlægge udviklingen af ​​byer og bygget infrastruktur.

Catalina kommenterede, "Fotos af denne art kan også være en direkte informationskilde (f.eks. en pingvinkoloni påvist på en ishylde) eller være en indikation af arter eller deres levesteder (f.eks. tidligere arbejde med huler af murmeldyr i Kasakhstan). "

Det forventes, at store anvendelser af historiske satellitbilleddata, som det ses her, kan være et eksempel på udvidelse af brugen af ​​disse data til andre discipliner vedrørende menneskelige miljøinteraktioner.

Fremtidigt arbejde kan indebære undersøgte økologiske chokbegivenheder såsom krig, og hvordan dette ændrede landskab har påvirket selve ændringen i arealanvendelsen.

Catalina Munteanus tale vil være tilgængelig på forespørgsel fra den 14.-18. december 2020 på Festival of Ecology. Dele af dette arbejde er ikke offentliggjort og har ikke været igennem peer-review-processen endnu. Denne onlinekonference vil samle 1, 400 økologer fra mere end 50 lande for at diskutere de seneste gennembrud inden for økologi.