Avaruudesta käsin maata kuvaavat satelliitit keräävät valtavan määrän tietoa ympäristöstämme. Tämä tieto on koottu yhteen useille eri sivustoille, joita yksityishenkilötkin voivat hyödyntää tarkastellessaan vaikkapa mökkikuntansa ympäristön tilaa ja muutosta.
Landsat-satelliitit ovat ottaneet kuvia planeettamme pinnasta jo vuodesta 1972. Kuva: Nasa
Niin kurjia kuin sota ja konfliktit ovat, voi niistä olla jotain hyötyäkin. Kylmän sodan aikainen kasvava kiinnostus omien ja muiden maiden ympäristön säännölliseen havainnointiin synnytti nimittäin uuden keksinnön: avaruudesta käsin tapahtuvan satelliittikaukokartoituksen.
Ensimmäinen maata ja sen säätä kartoittava satelliitti laukaistiin avaruuteen vuonna 1960. Tämän Yhdysvaltojen armeijan tekemän laukaisun jälkeen taivaalle on lähetetty tuhansia muitakin satelliitteja ja niihin kytkettyjä sensoreita. Ne ovat kiertäneet maapalloa ja keränneet valtavan määrän tietoa ympäristön muutoksista myös Suomen luonnossa.
Tätä tietoa minäkin hyödynnän työssäni tutkijana, kun tarkastelen pohjoisen paljakan, metsien ja soiden ilmasto-olosuhteita, kasvillisuutta ja maaperää sekä niiden vaikutusta hiilen kiertoon. Nämä aineistot kiinnostavat minua myös yksityishenkilönä, sillä saan niistä tietoa esimerkiksi mökkikuntani tai suosikkilomakohteeni luonnon tilasta ja muutoksista.
Monien satelliittien aineistot ovatkin nykyään avoimesti saatavilla kaikille. Käytännössä siis kuka tahansa pystyy tarkastelemaan hyvinkin yksityiskohtaisia satelliittikuvia, jotka kartoittavat maapallon jokaista kolkkaa jopa alle päivän tai muutaman viikon välein.
Näitä ovat esimerkiksi yhdysvaltalaisen NASA:n (National Aeronautics and Space Administration) ja eurooppalaisen ESA:n (European Space Agency) hallinnoimat satelliitit.
Tutkijan näkökulmasta näissä kuvissa on erityisen hienoa se, että kuvia yhdistelemällä saadaan tehtyä koko maapalloa tiettynä ajanjaksona kuvaavia karttoja. Näissä kartoissa on yksi tärkeä etu verrattuna maastomittauksin tehtäviin luontohavaintoihin: satelliittiaineistot kattavat koko maapallon, mutta maastohavaintojen työläyden takia tietoa esimerkiksi kasveista pystytään keräämään usein vain rajatummalta alueelta. Käytännössä siis satelliittikaukokartoitus on ainoa menetelmämme kerätä ympäristötietoa ihan kaikkialta maailmasta.
Satelliittikuvat koostuvat pikseleistä, joissa yksittäinen pikseli kattaa tällä hetkellä tarkimmillaan noin 10 x 10 metrin kokoisen alueen (ESA:n Sentinel-2-satelliitti). Joissain satelliiteissa on vieläkin tarkempi pikseliresoluutio, mutta nämä aineistot eivät ole ainakaan vielä avoimesti kaikille saatavilla.
10 metrin pikseliresoluutiolla kuvista erottuvat hyvin vaikkapa suuret talot, erityyppiset metsät, peltojen rajat ja lumipeitteen jakauma. Tai vaikkapa Suezin kanavaan jämähtänyt Ever Given -laiva.
Sentinel-2-satelliitilla otettu kuva Suezin kanavaan 23.3.2021 jumiin jääneestä Ever Given-laivasta, joka pysäytti Suezin laivaliikenteen kokonaan kuudeksi päiväksi. Kuvan visualisoinnissa on käytetty satelliittikuvan punaista, vihreää ja sinistä kanavaa. Kuva: EO Browser, OpenStreetMap (CC-BY-SA 2.0)
Satelliittiaineistoja heikommin tuntevalle niissä on paljon pureksittavaa. Tieto nimittäin löytyy erilaisista kanavista, jotka kuvaavat sitä, miten eri pinnat heijastavat auringon valoa säteilyn eri aallonpituusalueilla. Kun kanavia tarkastellaan erikseen tai yhdessä useammalta eri ajankohdalta, niistä voidaan visualisoida esimerkiksi kasvillisuuden lisääntymistä ja vähentymistä tai ympäristön kuivumista kuluneina vuosikymmeninä.
Google julkaisi juuri tätä muutosten visualisointia varten palvelun Timelapse, jossa käyttäjä pääsee selaamaan minkä tahansa maailman alueen muutosta satelliittikuvien avulla. Alla on esimerkki siitä, miten hakkuiden määrä lisääntyy Järvi-Suomessa kuluneen 35 vuoden aikana.
Satelliittikuvien aikasarja vuodesta 1985 vuoteen 2020, joka näyttää esimerkiksi ruskeina näkyvien avohakkuiden lisääntyneen määrän 2000-luvulla kuvan keskellä näkyvällä Vankoniemellä. Metsät näkyvät kuvassa vihreällä ja järvi tumman sinisenä/vihreänä.
Useille muillekin nettisivuille on koottu satelliittien keräämiä kuvia, joista voi vaikka tarkastella sitä, million mökiltä on sulanut lumi tai milloin metsä alkaa taas vihertyä talven jäljiltä eri vuosina. Näitä palveluita ovat esimerkiksi Sentinel-Hub tai LandsatExplorer.
Eri kanavien kombinaatioista pystytään puristamaan vieläkin enemmän tietoa. Yksi tapa, jolla tätä tietoa summataan helpommin ymmärrettävämpään muotoon, on linkittää satelliittikuvat vaikkapa metsien tai maaperän maastohavaintoihin.
Olen kollegojeni kanssa yhdistänyt hiilen kierron mittauksia muun muassa satelliittikuvista laskettuun kasvillisuusindeksiin: olemme luoneet mallin hiilen nettosidonnan ja kasvillisuusindeksin suhteesta ja käyttäneet tätä mallia ennustamaan hiilen kiertoa kaikkien boreaalisten ja tundra-alueiden kasvillisuusindeksipikseleihin – niihinkin, joilta hiilimittauksia ei alunperin ollut. Näin olemme pystyneet tuottamaan kartan nettosidonnan ja -päästöjen voimakkuuden vaihtelusta pohjoisella pallonpuoliskolla.
Samantyyppisten karttatuotteiden määrä onkin valtavassa kasvussa: koko maapallon metsäkadosta, kasvillisuustyypeistä, tai vaikkapa maaperätyypeistä ja ikiroudan jakautumisesta on tuotettu karttoja, jotka ovat kaikille saatavilla erilaisissa verkkopalveluissa.
Maaperän hiilivarastot maaperän ylimmässä 2 metrissä. Kartta näyttää, että hiilivarastot ovat suuria erityisesti pohjoisilla alueilla. Kartta on luotu yhdistämällä ympäri maailmaa kerättyjä maaperänäytteitä ja kaukokartoitusaineistoja tilastollisen mallinnuksen keinoin. Kuva: ISRIC — World Soil Information (CC BY 4.0)
Näistä karttapalveluista kuka tahansa voi selvittää vaikkapa sen, kuinka paljon lähiympäristöissä on soita, kuinka paljon maaperässä on savea tai kuinka paljon maaperän lämpötilat ovat viime vuosikymmeninä lämmenneet. Itse olen erityisen vaikuttunut siitä, miten on pystytty tuottamaan globaaleja karttoja maaperän ominaisuuksista, jotka ovat melko vaikeasti havaittavissa paljaalle silmälle, saati sitten satelliitteille.
Uusien analyysien ja tuotteiden luomiseenkin on vielä paljon mahdollisuuksia. Tarkasteltavaa nimittäin riittää, kun maapallon luonto muuttuu ilmaston lämpenemisen ja maankäytön muutosten seurauksena huimaa vauhtia. Satelliittikaukokartoitus on keskeisessä roolissa, kun näitä muutoksia yritetään ymmärtää kattavasti koko maapallolla.
Joidenkin arvioiden mukaan kuitenkin vain noin yksi prosentti kaikista olemassa olevasta satelliittiaineistosta on prosessoitu ja analysoitu tutkimus- ja yhteiskunnalliseen käyttöön. Tutkijoilla on tässä siis vielä paljon työsarkaa.
Itse haaveilen siitä, että luonnon ja hiilen kierron muutoksia pystyisi havainnoimaan satelliittikuvien ja maastomittausten yhdistelmällä parin metrin tarkkuudella lähes reaaliajassa ympäri maailmaa, ja että tämä tieto pystyttäisiin jakamaan nopeasti myös yhteiskunnallisen päätöksenteon tueksi. Vaikka tämä haave ei tule toteutumaan vielä lähivuosina, olen melko varma, että tutkijanurani aikana tästä tulee vielä mahdollista. Ja itse aion olla mukana varmistamassa, että se käy toteen.
Satelliittiaineistojen kanssa nimittäin taivaskaan ei ole rajana.
