Новая методика спутниковой съемки позволяет ученым видеть пластик на пляжах из космоса. Эта технология может различать, как песок, вода и пластик отражают свет, что позволяет исследователям обнаруживать мусор на побережьях с высоты более 600 км.
Пластик представляет собой серьезную проблему во многих аспектах окружающей среды, но особенно остро он сказывается на морских экосистемах. В последние годы плотное накопление морского пластика было зафиксировано даже в изолированных и малонаселенных районах, таких как удаленные острова в Тихом и Индийском океанах, а также на пляжах северной Австралии. По оценкам, ежегодно в моря и прибрежные экосистемы попадает от 19 до 23 миллионов метрических тонн пластика, и к 2030 году это число может удвоиться.
Эта проблема имеет значительные последствия, поскольку пластик оказывает вредное воздействие как на биоразнообразие, так и на местные экономики.
«Пластик может быть принят за пищу, крупные животные в нём запутываются, а мелкие, такие как рак-отшельник, застревают в пластиковых контейнерах», — объяснила ведущий автор исследования, доктор Дженна Гаффогг (Jenna Guffogg) из Университета RMIT.
«Пляжи удаленных островов имеют одну из самых высоких зафиксированных плотностей пластика в мире. Мы также наблюдаем рост объемов пластика и заброшенных рыболовных снастей на отдаленных берегах северной Австралии.»
Если пластиковые отходы не убирать, со временем они фрагментируются на более мелкие частицы — микропластик и нанопластик, — которые причиняют ещё больший вред.
«И хотя влияние океанического пластика на окружающую среду, рыбный промысел и туризм хорошо задокументировано, методы измерения масштабов проблемы или направления уборочных работ, особенно в отдаленных местах, ограничены технологическими возможностями», — добавила Гаффогг.
Спутниковые технологии уже используются для отслеживания огромного количества пластика, дрейфующего в океанах — от небольших скоплений, состоящих из тысяч бутылок, пакетов и рыболовных сетей, до колоссальных масс, таких как Великий тихоокеанский мусорный участок, размером втрое больше Франции.
Однако, несмотря на успехи в обнаружении пластика, плавающего на воде, спутниковые технологии менее эффективны в идентификации мусора на пляжах, где он сливается с окружающим песком. Однако теперь австралийские исследователи разработали метод для обнаружения пластика даже на пляжах, что позволяет точнее выявлять места его скопления и оптимизировать усилия по уборке.
Гаффогг и её коллеги разработали Индекс пластиковых отходов на пляжах (BPDI) — по сути, математическую формулу, которая анализирует характер отраженного света, зафиксированного спутниками при их прохождении над земной поверхностью. Это позволяет выделить наиболее важные аспекты изображения.
Аналогичные инструменты уже используются для мониторинга лесов и отслеживания лесных пожаров из космоса, но новая версия BPDI создана для картирования пластиковых отходов на пляжах, используя данные с коммерческого спутника WorldView-3, оснащенного сверхспектральным сенсором высокого разрешения. Эта система движется по орбите синхронно с солнцем на высоте 617 км.
Чтобы протестировать возможности BPDI по обнаружению пластика, исследователи разместили 14 пластиковых объектов, каждый площадью около 2 квадратных метров, на пляже в Южном Гиппсленде, штат Виктория. Эти объекты были изготовлены из различных типов пластика и были меньше пикселя спутника (3 квадратных метра).
Снимки, полученные с помощью BPDI, сравнили с тремя существующими индексами — одним, предназначенным для поиска пластика в воде, и двумя, разработанными для поиска пластика на суше. Во всех случаях существующие индексы испытывали трудности с распознаванием пластика на пляжах или ошибочно принимали тень и воду за пластик. Однако BPDI показал превосходные результаты и превзошёл все остальные индексы.
«Это невероятно захватывающе, поскольку до сих пор у нас не было инструмента для обнаружения пластика в прибрежных зонах из космоса», — добавила соавтор исследования доктор Мариэла Сото-Берелов (Mariela Soto-Berelov).
«Преимущество спутниковых изображений в том, что они позволяют охватывать большие и удаленные территории с регулярной периодичностью.»
Обнаружение пластиковых отходов — это важный шаг для планирования мероприятий по уборке, являющийся ключевым аспектом нескольких целей в области устойчивого развития. Если BPDI продолжит работать по плану, он может стать новым инструментом для достижения этих целей. Следующим шагом станет проверка системы в реальных условиях.
Статья была опубликована в журнале Marine Pollution Bulletin.
