تشخیص سیلاب در مناطق بیابانی به کمک تصاویر ماهواره ای. در مناطق بیابانی و خشک و نیمه خشک مانند ایران، تشخیص flash flood ها روی تصاویر ماهواره ای راداری کار راحتی نیست. علت آن هم  اینستکه به علت بار رسوبی بالا در زمان سیل، محدوه سیلابی انعکاسی در تصاویر  ایجاد می‌کند که مشابه مناطق اطرافش می‌شود. در نتیجه الگوریتم های رایج نمی‌توانند تمایز درستی بین محدوده سیل با محدوده اطراف آن ایجاد کنند.

ماهواره ها می توانند طیف وسیعی از معیارهای کیفیت آب مانند دما، کاهش نور، لکه های روغن، مواد آلی، کلروفیل، کدورت و نوع زیستگاه بنتیک را ارائه دهند. برنامه های کاربردی تحقیقاتی و عملی با فناوری های ماهواره ای جدیدتر از جمله ماموریت های عملیاتی مانند European Sentinels، ماموریت های تجاری با وضوح 2-5 متر، و ماموریت های جدید و فوق العاده جدید، مانند ماموریت های NASA PACE و GLIMR، پیشرفت کرده و به سرعت بهبود یافته است.

مرکز بایگانی فرآیندهای سرزمینی ناسا در دسترس بودن محصولات داده NASADEM با وضوح 1 قوس ثانیه را اعلام کرد. NASADEM میراث مأموریت توپوگرافی رادار شاتل (SRTM) را با بهبود دقت ارتفاع مدل دیجیتال و پوشش داده ها و همچنین ارائه اطلاعات اضافی مربوط به رادار SRTM گسترش داده است. به زبان ساده آن را تدقیق کرده است. این پیشرفت ها با پردازش مجدد داده های سیگنال رادار اصلی SRTM و داده های تله متری با الگوریتم های به روز شده و داده های کمکی که در زمان پردازش SRTM اصلی در دسترس نبود به دست آمد.

در بخشهای مختلف بخش آب - از تصفیه خانه های آب گرفته تا نیروگاه های آبی تا پرورش آبزیان - تهیه و انطباق با خطرات به روشی برنامه ریزی شده بسیار کارآمدتر از واکنش در برابر خرابی بزرگ سیستم است. به همین دلیل، داشتن ابزارها و قابلیت پیش بینی و پاسخگویی قبلی به خطرات احتمالی کیفیت آب (و کمیت) می تواند ضمن کاهش هزینه ها، عملکرد محیطی را بهبود بخشد.

روند بازیابی اطلاعات از تصاویر ماهواره ای می تواند زمانبر باشد و با چالش هایی مانند وضوح تصویر، شناسایی ویژگی ها و معیارهای کاربر روبرو است. با استفاده از ابزارهای یادگیری ماشین می توانیم تصاویر را پیش پردازش کرده و آنها را با ابزارهای استاندارد QGIS ترکیب کنیم تا اشیا را به روشی بسیار کارآمد ترسیم کنیم.

eo-learn یک بسته منبع باز برای پر کردن فاصله بین مشاهده زمین (EO) و یادگیری ماشین (ML) است، اما در نوت بوک Jupyter ما فقط داده های نمونه را ارائه می دهیم و نتایج را برای درصد کمی از کل منطقه نشان می دهیم بهره (AOI) - مسئله بزرگی نیست، در بهترین حالت متوسط ​​به نظر می رسد، و بالاتر از همه، از طرف ما کاملا مشخص است. قسمت سوم این مجموعه به شما وسیله ای برای انجام تمام محاسبات می دهد.

مرورگر EO امکان مرور و مقایسه تصاویر با وضوح کامل را از تمام منابع داده ای که ارائه می دهیم امکان پذیر می کند. شما به سادگی به منطقه مورد علاقه خود می روید، دامنه زمانی و پوشش ابری مورد نظر خود را انتخاب کرده و داده های بدست آمده را در مرورگر بررسی می کنید. تجسم های مختلف را امتحان کنید یا خودتان بسازید، تصاویر با وضوح بالا بارگیری کنید و تایم لپس ایجاد کنید.

از نظارت بر کشاورزی گرفته تا ترسیم نقشه تغییر زمین، تصاویر اولیه ماهواره جدید Sentinel-2A اروپا نشان می دهد که چگونه می توان از مشاهدات مهم مأموریت "رنگ دید" برای حفظ امنیت ما و سیاره ما استفاده کرد. Sentinel-2A دومین ماهواره در مدار برای برنامه نظارت بر محیط زیست Copernicus در اروپا است که در 23 ژوئن از فرودگاه فضایی اروپا در گویان فرانسه پرتاب شد. دوربین چند طیفی آن برنامه های نظارتی زمین مانند کشاورزی، آبهای داخلی و ساحلی و نقشه برداری از پوشش زمین را تغذیه خواهد کرد.

دانشمندان مرکز پرواز فضایی Goddard ناسا هر هفته شاخص های خشکسالی آب زیرزمینی و رطوبت خاک را تولید می کنند. آنها بر اساس مشاهدات ذخیره آب زمینی حاصل از داده های ماهواره GRACE-FO و با مشاهدات دیگر، با استفاده از یک مدل عددی پیچیده از فرآیندهای آب و سطح زمین، ادغام شده اند. شاخص های خشکسالی شرایط مرطوب یا خشک فعلی را توصیف می کنند، که به صورت صدک نشان داده می شود و احتمال وقوع آن مکان و زمان خاص از سال را نشان می دهد، با مقادیر پایین تر (رنگ های گرم) به معنای خشک تر از حالت عادی و مقادیر بالاتر (آبی) به معنای مرطوب تر از حد نرمال است. اینها هم به صورت فایل و هم به صورت فایل دیتای باینری ارائه می شوند.

اثر خشکسالی در تابستان 2011 در جنوب ایالات متحده به راحتی قابل تشخیص بود. این امر در محصولات سوخته، پژمرده و مزارع برهنه پیدا بود. در ابرهای گرد و غبار که به آسمان و مخازن در حال انقباض می غلتید. در آتش سوزی هایی که از میان چمنزارهای شکننده و جنگل ها عبور می کردند و خانه ها و بیابان را می بلعیدند. در گرمای طاقت فرسایی که روز به روز بازگشت.

دمای سطح زمین و شرایط رطوبت تحت تأثیر بسیاری از پدیده های اقلیمی، هواشناسی، زیست محیطی و ژئوفیزیک قرار دارد. بنابراین، برآورد دقیق و با وضوح بالا از ذخیره آب و انرژی زمینی برای پیش بینی تغییرات آب و هوا، آب و هوا، بهره وری بیولوژیکی و کشاورزی، و جاری شدن سیل و برای انجام مطالعات گسترده ای در علوم زیستی گسترده تر، ارزشمند است. به طور خاص، ذخیره های زمینی انرژی و آب شارهای بین زمین و جو را تعدیل می کنند و در مقیاس های زمانی روزانه، فصلی و بین سال ماندگاری نشان می دهند. علاوه بر این، از آنجا که رطوبت، دما و برف خاک یکپارچه هستند، تعصبات در سطح زمین جبر داده ها و پارامترها به عنوان خطا در نمایندگی این حالت ها در پیش بینی های عددی عملیاتی و مدل های آب و هوایی و سیستم های همسان سازی داده های همراه آنها جمع می شود. این منجر به نادرست تقسیم آب و سطح انرژی، و از این رو پیش بینی های نادرست منجر می شود. اگر زمینه های سطح زمین در سطح جهانی، با وضوح مکانی بالا و در زمان تقریباً واقعی قابل اطمینان و در دسترس باشند، مجدداً در حالت های سطح زمین این مشکل را حل می کند.

استفاده از مدل های ماهیانه ژئوپتانسیل GRACE همواره با محدودیت هایی همراه است به طوریکه استفاده مستقیم از آن ها به ویژه در مناطق کوچکتر و در کاربردهایی مثل زیر نظر گرفتن چرخه هیدرولوژیکی که به دقت بیشتری در برآورد نمودن سیگنال های موردنظر, نیاز دارد، ما را با مشکلاتی رو به رو می نماید.به علت ارتفاع ماهواره، ضرایب پتانسیل از درجه و مرتبه بالا در مدل ژئوپتانسیل GRACE  دارای دقت پایینی هستند. گاهی مدل های هیدرولوژی برای تعین مرز فرکانسی جداکننده سیگنال ها از نویزها مورد استفاده قرار میگیرد.

خلاصه

داده های تغییر دامنه، به دست آمده از ماهواره های رادار دیافراگم مصنوعی، مبنای برآورد تغییر حجم آبخوان در دره مرکزی کالیفرنیا را تشکیل می دهند. الگوریتم برآورد شامل یک عملکرد اصلاح کننده تغییرات دور از مکان های شناخته شده چاه است، که تغییرات حجم آبخوان را به پمپاژ کشاورزی، صنعتی و شهری در حوضه تولار پیوند می دهد. ما نشان می دهیم که تغییرات دامنه با این فرضیه سازگار است که منبع تغییرات حجم آبخوان تغییرات فشار موثر در اطراف چاه های مستند است. به طور خاص، درج جریمه فاصله چاه مناسب برای مشاهدات را کاهش نمی دهد، وارونگی با و بدون آن هر دو باعث کاهش واریانس 99.6 می شود. الگوهای تغییر حجم آبخوان از سال خشکسالی، بین اکتبر 2015 و اکتبر 2016، به یک سال مرطوب در سال 2017، و تا 2018، یک سال با تقریبا متوسط ​​بارندگی، به طور قابل توجهی متفاوت است. 2.3 میلیون هکتار فوت کاهش حجم تخمین زده شده، که مقدار کمتری از آب استخراج شده از حوضه بین اکتبر 2015 و 2016 است، با برآوردهای مستقل 1.8 و 2.3 میلیون هکتار فوت موافق است. کاهش حجم آبخوان همچنین با از دست دادن 3.1 کیلومتر مکعب (2.5 میلیون هکتار فوت) در حجم آب زیرزمینی حاصل از داده های ماهواره بازیابی جاذبه و آزمایش آب و هوا (GRACE) سازگار است.

داده های مدل هیدرولوژی زمین Noa 2.7.1 در سیستم جهانی جذب داده زمین (GLDAS). سیستم GLDAS در مقاله توسط رودل و همکاران (2004) شرح داده شده است. داده های ورودی برای پردازش ما از مرکز پرواز فضایی Goddard DISC بارگیری شد. داده های نقشه برداری موجود در اینجا محتوای کل آب یکپارچه است که با جمع آوری لایه ها از خروجی GLDAS بدست می آید:

"ضخامت معادل آب" چیست؟

تغییرات ماهانه مشاهده شده در گرانش ناشی از تغییرات ماهانه جرم است. می توان تصور کرد که تغییرات جرم در یک لایه بسیار نازک از ضخامت آب در نزدیکی سطح زمین متمرکز شده باشد (به عنوان مثال در یک لایه به ضخامت چندین کیلومتر). در حقیقت، بیشتر تغییرات جاذبه ماهانه در واقع به دلیل تغییر در ذخیره آب در مخازن هیدرولوژیکی، با حرکت توده های یخی اقیانوس، جو و خشکی و تبادلات جرمی بین این محفظه های سیستم زمین است. میزان عمودی آنها در سانتی متر با ضخامت آب معادل، بسیار کوچکتر از شعاع زمین یا مقیاس های افقی تغییرات، اندازه گیری می شود که به کیلومتر اندازه گیری می شوند. برخی از تغییرات گرانش ناشی از توزیع مجدد جرم در زمین 'جامد' است، مانند آنهایی که به دنبال یک زمین لرزه بزرگ رخ داده اند، یا آنهایی که به دلیل تنظیم ایزواستاتیک یخبندان ایجاد می شوند. در این موارد، تفسیر تغییرات گرانش از نظر "ضخامت معادل آب" صحیح نیست، حتی اگر محاسبه این مقدار هنوز هم امکان پذیر باشد (به عنوان مثال، با حذف اثرات جامد زمین برای جداسازی تغییرات جرم مربوط به آب).

ظرفیت ذخیره آب زمینی و پتانسیل سیل با استفاده از GRACE

پیش بینی سیل طولانی مدت در ایالات متحده منجر به خسارات ناشی از طغیان داخلی 133 نفر و 4 میلیارد دلار خسارت دارایی در یک سال به به طور متوسط ​​می تواند تلفات مربوط به سیل را به حداقل برساند، اما نیاز به اطلاعات دقیق در مورد وضعیت هیدرولوژیکی کل حوضه رودخانه، ذخیره کل آب. متأسفانه به دست آوردن چنین اندازه گیری های جامعی با شبکه های هیدرولوژیکی موجود دشوار است.

شاخص خشکسالی آب زیرزمینی کم عمق بر اساس مشاهدات ذخیره آب زمینی حاصل از داده های ماهواره GRACE و با مشاهدات دیگر، با استفاده از یک مدل عددی از فرایندهای آب سطح زمین و انرژی، یکپارچه شده است. شاخص های خشکسالی شرایط مرطوب یا خشک فعلی را توصیف می کنند، که به صورت صدک نشان داده می شود و احتمال وقوع را در دوره ثبت از سال 1948 تا کنون نشان می دهد، با مقادیر پایین تر (رنگ های گرم) به معنی خشک تر از حد نرمال و مقادیر بالاتر (آبی) به معنای مرطوب تر است از حد طبیعی برای اطلاعات بیشتر، لطفاً به اینجا مراجعه کنید.

زمانی بود که بزرگترین شهرهای جهان در حاشیه رودخانه ها واقع شده بودند. آب ذخیره شده در زیر سطح زمین منبعی است که زندگی را در بسیاری از نقاط خشک کره زمین زنده نگه داشته است. مصرف آب زیرزمینی به عنصری اساسی در توسعه شهری و گسترش جمعیت انسانی به مناطقی تبدیل شده است که در غیر اینصورت غیرقابل سکونت خواهد بود. بیشتر ذخایر آب زیرزمینی جهان از سفره های زیرزمینی "فسیلی" تأمین می شود. این بدان معناست که آخرین بار آب بسیار طولانی آبخوان را پر کرده است: در محدوده 10،000-20،000 سال، زمانی که سیاره ما در آخرین دوره یخبندان بود. در بسیاری از موارد، اگر امروز از این آب استفاده کنیم، در طول زندگی ما شارژ نمی شود. بنابراین در حال حاضر مقدار محدودی آب برای استفاده وجود دارد و برداشت بیش از حد آن پایدار نمی شود.

پروژه gravity recovery and climate experiment یا به اختصار GRACE, یکی از ماموریت های ماهواره ای که به منظور تعیین میدان جاذبی زمین طراحی شده است, با کار مشترک میان NASA  و DLR ساخته شده و در ۱۷ مارچ ۲۰۰۲ ایستگاه پلستیک در روسیه به فضا پرتاب شده است.

هدف اولیه از این ماموریت ,در یک دوره زمانی ۵ ساله , به دست آوردن مدل های جهانی میدان پتانسیل جاذبی زمین یا ژئوپتانسیل و تغییرات آن در طول زمان می باشد, چنین مدل هایی میتوانند ورودی مورد نیاز برای علومی چون: اقیانوس شناسی , اب شناسی , یخ شناسی و پوسته جامد زمین را تامین نمایند. دومین هدف از ماموریت ماهواره ای GRACE مطالعه اتمسفر زمین از طریق تکنیکی به نام GPS limb sounding  می باشد؛ دانشمندان با استفاده ازاین تکنیک که به occultation معروف است؛ میزان شکسته شدن امواج GPS  را به دلیل عبور از لایه های اتمسفر و یونسفر ؛تعیین نموده و سپس با دو پارامتر TEC و اندکس شکست تولید شده از این لایه ها به پروفیل های اتمسفری چون فشار, دما و رطوبت دست می یابند.

تغییرات گرانش مورد مطالعه توسط GRACE برای تعیین ذخیره آب زیرزمینی در توده های زمین استفاده می شود. با مقایسه داده های اخیر با میانگین در طول زمان، دانشمندان می توانند یک نقشه ناهنجاری تولید کنند تا ببینند ذخیره آب زیرزمینی در کجا تخلیه یا افزایش یافته است. نواحی رنگی زرد مناطقی را نشان می دهد که آبهای زیرزمینی کاهش یافته است و مناطقی که رنگ آبی دارند سطح آبهای زیرزمینی افزایش یافته است. توجه داشته باشید که کاهش قابل توجهی در ذخیره آب زیرزمینی در بیشتر مناطق کالیفرنیا و تا سواحل آمریکای شمالی به آلاسکا وجود دارد.

ناسا، دانشگاه نبراسکا نقشه های جدید آبهای زیرزمینی جهانی و پیش بینی های خشکسالی ایالات متحده را منتشر کردند. داده های ماهواره ای در مورد حرکت آب بر روی زمین به بهبود دقت نقشه ها و پیش بینی های رطوبت کمک می کند. محققان ناسا نقشه های جهانی هفتگی مبتنی بر ماهواره و رطوبت خاک و شرایط رطوبت آب های زیرزمینی و پیش بینی های یک تا سه ماهه ایالات متحده از هر محصول را تهیه کرده اند. در حالی که نقشه های شرایط خشک / مرطوب فعلی ایالات متحده از سال 2012 در دسترس است، این اولین جدول زمانی است که در سطح جهان در دسترس است.