Satelliter håller öga på den biologiska mångfalden

Den första satelliten, Sputnik 1, sköts upp av Sovjetunionen 1957. Den badbollsstora sonden, tillverkad av aluminium, sände ut radiosignaler under sina 92 dagar i rymden. Det skulle ta ytterligare 10 till 15 år av rymdbaserad upprustning under kalla kriget innan satelliterna kunde börja observera vår planet visuellt. Under en lång tid var dock bilderna ganska otydliga.

När Sputnik 1 gav sig ut på sin jungfruresa hade begreppet "biologisk mångfald" ännu inte myntats, än mindre accepterats. Det fick inte fäste i forskningssammanhang förrän i mitten av 1980-talet och det är först på senare tid som det har fått ett bredare genomslag bland allmänheten.

Idag är satelliter och biologisk mångfald alltmer sammankopplade. Bilder av jordens yta tagna från rymden, och de data man kan hämta från dem, har blivit mer eller mindre oskiljaktiga från biologisk mångfald.

Heather Reese är universitetslektor i fjärranalys och GIS vid Göteborgs universitet. Hon använder satellitdata i sin forskning, med fokus på biologisk mångfald. Sedan hon började forska inom området på 90-talet har bildkvaliteten och frekvensen förbättrats.

– Med Europeiska rymdorganisationens Sentinel-2-satellit får man till exempel en bild var femte dag vid ekvatorn och mycket oftare nära polerna. Detta är en mycket positiv utveckling.

Ett viktigt verktyg bland andra

Heather Reese ser satellitbilder som ett verktyg bland många för att samla in de data som behövs för att studera biologisk mångfald. Satellitbilder ger en överblick och kan fånga större områden av landskap och upptäcka omfattande förändringar.

– När det gäller biologisk mångfald kan man till exempel få fram mycket data om vegetationsvariationer. Växer den betydligt? Blir den grönare? Blir den mer produktiv? I arktiska och alpina områden, som jag studerar, kan man observera "buskifiering", vilket innebär att buskarna växer mer när klimatet värms upp. Vi kan också titta på den motsatta effekten, som kallas "brunfärgning", där växterna blir mindre produktiva eller till och med dör på grund av torka eller frostskador. En möjlig orsak är att snön smälter tidigare och att skyddet och tillgången på vatten minskar.

Satellitbilder ger också möjlighet att se utvecklingen över tid. Satelliter kan samla in tillförlitliga globala data under en lång tidsperiod, vilket gör det möjligt att följa de viktigaste händelserna i ett område.

– Med satellitbilder kan man gå tillbaka ända till 1970- och 1980-talen för att se hur växtligheten har utvecklats.

Automatiska användbara uppdateringar

I sin egen forskning använder Heather Reese satellitbilder i kombination med fältstudier och övervakning med drönare. Hon ser dem som ett verktyg bland många andra.

– Hur man använder satellitbilder beror i hög grad på vad man vill observera. I en del av min forskning använder jag bara satellitbilder och fältarbete eftersom jag anser att man alltid måste ut på fältet, men jag har också haft projekt där jag bara använder drönare. I de fallen måste någon gå ut och faktiskt flyga drönaren, medan satelliterna ger uppdaterade bilder automatiskt.

Heather Reese exemplifierar skillnaden mellan satellit- och drönarövervakning med ett projekt som Göteborgs universitet för närvarande genomför tillsammans med Lunds universitet, där man tittar på pollinatörer. Drönare med multispektrala kameror och LiDAR används för att kartlägga pollinatörernas livsmiljöer, till exempel vegetationens höjd och hur mycket potentiell skugga den ger. Satelliter används oftare för analys av större områden och för att analysera den biologiska mångfalden utifrån landskapets egenskaper. 

– I pollinatörsprojektet flyger vi drönare för att ta mycket detaljerade bilder vid ett fåtal tidpunkter under sommaren. Under tiden fortsätter satelliterna att arbeta oavbrutet och samlar in data med hög frekvens. På så sätt kan vi till exempel följa vegetationens fenologi under den tid vi inte använder drönarna. Vi får tids- och landskapsperspektivet med satelliter och kan kombinera det med drönardata för att få den detaljnivå vi behöver för pollinatörerna.

Energi och resurser används på rätt plats

Dag Wästlund, chef för Vattenfalls Data Science och AI-sektion, har använt satellitbilder och data från dem på ett liknande sätt - för att få en överblick, inte minst när det gäller att tänka på biologisk mångfald i kombination med vattenkraft. 

– Tidigare har de åtgärder som vi har planerat varit mycket platsspecifika. Vi har varit tvungna att åka ut och inventera på plats, men vi har inte haft överblicken. Med satellitbilder kan vi mycket lättare identifiera rätt platser ur restaureringssynpunkt eller för att skapa till exempel strandnära djurliv. Vi kan se till helheten och välja ut de platser som påverkas mest, så att vi lägger energi och resurser på de områden där vi kan göra störst skillnad.

Satellitbilder har också varit användbara för att övervaka biologisk mångfald i anslutning till eldistribution.

– Satellitbilder har gjort det mycket lättare att identifiera de olika typer av livsmiljöer som finns i till exempel korridorer för luftburna kraftledningar. Detta skulle kunna ge oss en sammanfattning av kraftledningsgator över hela Sverige och hur de har utvecklats genom åren. På så sätt får vi möjlighet att bättre kontrollera att det vi gör verkligen får den effekt vi hoppas på. Vi kan lättare sätta siffror och tal på vårt arbete och lättare följa upp det.

Ännu bättre upplösning är lösningen

Genom att kunna ta bilder av stora områden över tid kan forskarna till exempel följa vattendjupet och strandområdenas utseende och ge en utgångspunkt för de åtgärder som ska genomföras. 

– Det blir en slags flerstegsraket, där satellitbilderna är först ut, säger Dag Wästlund. Baserat på dem kan vi ställa oss frågor som vad vi ska göra och var vi ska leta först. Efter satellitbilderna är nästa steg att bestämma var man ska placera ut drönare, till exempel för att få mer högupplösta bilder och utföra ytterligare analyser och kanske en inventering på plats.

Om utvecklingen av satellitbilder fortsätter i samma takt som den gjort de senaste tio åren kanske vi snart inte ens behöver närbilder från drönare, säger Dag Wästlund när han blickar framåt. Frekvensen med vilken bilder kan erhållas, typen av sensorer som kan användas och kvaliteten på bilderna kommer att förbättras ytterligare och i snabb takt.  

– För tio år sedan hade satellitbilder en upplösning på en och en halv eller tre meter per pixel i en bild. En pixel motsvarade så många meter i verkligheten, vilket gjorde att man kunde se mycket stora byggnader eller flygfält. Stora saker helt enkelt. I dag är upplösningen nere i tio eller trettio centimeter per pixel, så det är en extrem skillnad. Det är därför satellitbilder har blivit så viktiga. De ger en överblick – men också detaljer.