To, že na nás z vesmíru hledí tisíce různých detektorů, objektivů a senzorů, je nejspíše každému známé. Pod dojmem špionážních filmů by bylo snadné nabýt dojmu, že jde satelitem kdykoli snadno zkontrolovat, zda neshořel třeba dřevěný vodník v Edmundově soutěsce. Nešlo.
I tak se satelity pro monitorování požárů využívají, a to zejména v místech tak odlehlých a rozsáhlých, že jinak než pohledem z vesmíru nelze šířící se živel detekovat včas. Pochopitelně to není případ hustě obydlené České republiky.
Jak takový snímek požáru Českého Švýcarska z meteorologické družice vypadá, se můžete podívat na ukázkách z polární družice NOAA-20.
Snímek z polární družice NOAA-20 a jejího přístroje VIIRS z pondělí 25. 7. 2022, přibližně 14:10 SELČ. Snímek je z kanálu I1 v rozlišení 375 m. Kanál I1 ukazuje detail vlečky (v podstatě kouř) v pásmu 0.64 mikronů (červené světlo).
Snímek ze stejného instrumentu ve stejný čas, ale z kanálu I4 v rozlišení 375 m. Kanál I4 je v pásmu 3.74 mikronů, a stejně jako snímek z MSG pěkně zobrazuje zdroj požárů (zde jakožto bílé až světle šedé pixely).
Vizuálně žádná nádhera, ale snímáním v různých částech frekvenčního spektra lze zachytit spoustu informací, byť pro laika ne příliš čitelných.
Data ze satelitů zpracovávají specializované aplikace a vyhodnocují je profesionálové, pro laiky jsou rozhodně vhodnější již „předžvýkané“ grafické výstupy. Například ve formě webové aplikace.
Screenshot ze systému EFFIS, aktivní ohniska požárů a plocha spáleniště detekovaná senzory VIIRS (satelitu Suomi NPP).
Asi nejlepším zdrojem pro satelitní informace o probíhajících požárech má sytém EFFIS – European Forest Fire Information System, který využívá data z vesmírného programu Copernicus a senzorů mnoha družic.
Můžete zde vidět jak ohniska požáru, tak spálené území a podívat se i na změny v čase. Součástí informačního zázemí je i například mapa „paliva“, tedy materiálu, který může potenciální požár živit, podívat se na ni můžete v galerii.
Jiným způsobem je systém FIRMS – Fire Information for Resource Management od agentury NASA.
Screenshot ze systému FIRMS – požáry detekované čidly VIIRS a MODIS za 24 hodin
Pokud odzoomujete od požáru, budete překvapeni, kolik i mnohem mohutnějších požárů ve světě právě řádí. A tím zdaleka nemyslíme jen ruskými vojsky decimovanou Ukrajinu.
Největší komplikací je oblačnost
Obrazový výstup z družic, který by poskytl pohled na požár v Národním parku České Švýcarsko, nebyl zatím příliš obsáhlý. Mohla za to oblačnost. Pro detailnější výsledek je potřeba, aby se potkalo několik faktorů, z nichž jak v případě ohně, tak v případ kouřové vlečky, je zásadní jasná obloha. To, co lze pomocí družic, které využívají naši meteorologové, vidět a jaký to může mít vliv na zásah hasičů, nám objasnil vedoucí družicového oddělení Českého hydrometeorologického ústavu Martin Setvák.
Meteorologové využívají několik typů družic. Velmi zjednodušeně řečeno, častěji lze získávat snímky z těch družic, které jsou vysoko, a mají tak větší záběr. Logicky jsou však výstupy z nich méně podrobné.
„Obecně v meteorologii používáme dva typy meteorologických družic. Jedny jsou na geostacionární dráze ve výškách zhruba 36 tisíc kilometrů. Tyto družice umožňují snímat zemský povrch tak často, jak to umožňuje jejich mechanizmus. Což u námi používané družice Meteosat druhé generace (MSG) je každých patnáct minut (celá převrácená část zeměkoule), respektive pět minut (celá Evropa),“ vysvětluje Martin Setvák a pokračuje:
„Naopak tzv. polární družice, které létají poměrně nízko nad zemským povrchem (okolo 800–900 km), snímají pás široký asi 2,5 až 3 tisíce km do stran. Z těch můžeme mít obrázky, pouze pokud přelétá nad naší oblastí. Řekněme, že se reálně používá šest až sedm družic, tak těch přeletů je kolem sedmi až deseti v denních hodinách a stejný počet v nočních hodinách.“
U geostacionárních družic je velikost obrazového pixelu zhruba 3×6 km a u polárních družic se standardně pracuje s velikostí pixelu 1 km2. Lze však jít ovšem ještě dál.
Požár v Českém Švýcarsku
Sledovat další díly na iDNES.tvŠpičkou je VIIRS s rozlišením 375×375 metrů
„Nejmodernější polární družice, americké s přístrojem VIIRS, v tomto teplotním kanálu (I4, 3,9 mikronu) mají rozlišení 375 na 375 metrů. To je čtverec, ze kterého družice zprůměruje teplotu. Stačí, aby v tomto prostoru byl menší požár, a hned se to projeví jako vyšší teplota v tomto pixelu. A s tím souvisí i lokalizace. Dá se v podstatě jen říct, že někde v tomto pixelu hoří,“ vysvětluje Setvák.
Výsledný družicový snímek není „fotka“, ale je sestavený z výstupů z vybraných družicových kanálů, z nichž část není ve viditelném světelném spektru. A právě detekce požárů pomocí družic je doménou družicových kanálů od 3,7 do 3,9 mikronů, tedy v oblasti tepelného záření. Na výsledném snímku tak nevidíte barvu, ale barevnou interpretaci emise tepelného záření.
Screenshot ze systému EFFIS – mapa hořlavých materiálů. Zelená je krátká tráva, světle hnědý je dřevěný odpad (opadané jehličí, listy, větévky), tmavě hnědé pak dřevo.
Družice mohou v principu vidět dvě věci: samotný požár, nebo vlečku dýmu. Co se týká požárů, tak na to se obecně po celém světě používají družicové kanály v pásmech zhruba od 3,7 do 3,9 mikronů. Je to totiž kanál nejvíc citlivý na teploty mezi tisící až několika tisíci stupni Kelvina, a nejlépe v něm tak vyniknou teplotní rozdíly mezi ohněm a okolním terénem. Jiné tepelné kanály, které s standardně používají třeba pro monitorování oblačnosti, v pásmu 10 až 12,5 mikronu, nezachycují požáry zdaleka tak výrazně.
Zachytí i čarodějnice
Jak poznamenává meteorolog Setvák, pomocí příslušného družicového kanálu je tak za čisté oblohy možné pozorovat i opravdu malé ohně.
„Třeba u pálení čarodějnic, i když jsou ty ohně třeba jen několik metrů v průměru a jeden pixel snímače družice pokrývá třeba 1 km2, stejně ta daleko vyšší teplota ohně přetluče veškeré záření z okolního terénu,“ doplňuje expert z ČHMU.
Snímek z družice Meteosat (2. gen): Kombinací dvou solárních kanálů a jednoho tepelného kanálu namíchaných tak, aby se obrázek co nejvíce blížil reálným barvám. V tomto snímku však požár ani kouř nejsou vidět.
Družice může být velmi užitečným pomocníkem v detekci požárů v odlehlých končinách. „Má to smysl hlavně v oblastech, které jsou málo civilizované, kde jsou obrovské lesní plochy, a kdy by trvalo dlouho, než by někdo zjistil, že tam hoří. Typické místo využití jsou rozsáhlé lesy v Kanadě a na Sibiři, tropických lesích v Africe a Jižní Americe a na savanách. Ale v případě Hřenska, tam o tom samozřejmě každý věděl daleko dřív, než by se to dalo zjistit družicí. V Evropě se družicová detekce nejvíc využívá v Portugalsku, Španělsku, Řecku a Francii,“ vysvětluje Setvák.
V případě Národního parku České Švýcarsko, stejně jako ve zbytku hustě obydlené Evropy, je však vždy rychlejší člověk, který zavolá hasiče. Zároveň případná lokalizace ohnisek požáru ze satelitních snímků je komplikovaná. Bylo by třeba, aby se družice s maximálním možným rozlišením nacházela nad místem požáru v okamžiku čisté oblohy.
S křížkem po požáru
Existují ještě podrobnější družice programu Copernicus, jejichž periodicita přeletu je však až v řádu dnů.
„Družic programu Copernicus na polárních drahách je více druhů. Pro sledování požárů jsou podstatné Sentinel 2 a Sentinel 3.
Sentinel 2, které mají rozlišení řádově v desítkách metrů, ale jedno území zachytí zhruba jednou za čtyři dny. Tam je to hodně o náhodě, kdy to zrovna poletí nad územím, které potřebujeme. A další je Sentinel 3, kde je rozlišení zhruba 300 metrů. A to už je hodně podobné přístroji VIRS s rozlišením 375 metrů, princip je víceméně stejný. Sentinel 3 ovšem nemá žádný kanál v pásmu 3,7 mikronu a žádný ze zbývajících kanálů není citlivý vysloveně na požáry,“ přibližuje problematiku Setvák.
Podle meteorologa jsou jiné družice Sentinel užitečné ve vyhodnocení kouřové vlečky, protože dokážou analyzovat její chemické složení. Běžně se používají pro vyhodnocování kvality ovzduší.
„Kouřové vlečky jsou lépe vidět v kanálech, které mají kratší vlnovou délku. Tedy někde kolem UV až modrého záření. Stejně jako v případě detekce požárů, i u vlečky musí být jasno. Vetšinou se vlečka pohybuje ve výškách od několika set metrů do dvou tří kilometrů a pokud je nad ní nějaká oblačnost, tak tu vlečku nemáme šanci vidět. Vlečka se na družicových snímcích projevuje jako slabý závoj, který v reálných, nebo pseudoreálných barvách má takový namodralý odstín, na rozdíl od normálního oparu. To je způsobeno popelem,“ uzavírá Setvák.
