Картографирование нефтяных пятен по данным космической съемки

Mark Altaweel
Нефтяные пятна могут образовываться в результате естественных просачиваний нефти, однако недавнее исследование Dong et al. (2022) показало, что подавляющее большинство пятен связано с антропогенными причинами.
Нефтяное пятно в Мексиканском заливе. Снимок со спутника NASA TERRA, 20 июля 2010 г.
В работе использовалось 563 705 изображений Sentinel-1 за период между 2014-2019 годами. Нефтяные пятна были обнаружены с использованием метеорологических данных, предусмотренных снимками SAR (радиолокатор с синтезированной апертурой), которые применялись в предыдущих алгоритмах, таких как обнаружение разлива при аварии Deepwater Horizon.

Ранее считалось, что естественное просачивание составляет почти 46% нефтяных пятен; однако новое исследование показало, что нефть, обнаруженная при просачивании естественным путем обычно из углеводородных коллекторов, выделяющих нефть, составляет относительно небольшой процент. Наибольшее количество нефтяных пятен, по-видимому, появляется в результате судоходства, при этом наблюдается 21 отдельный регион с высокой концентрацией судоходства, а также разработкой нефти и газа на шельфе.

Около 50% таких пятен находится в пределах 38 км от береговой линии. Более 30% нефтяных пятен обнаружено в Яванском, Средиземном и Южно-Китайском морях, которые являются одними из самых активных судоходных регионов в мире.

Спутниковый снимок Sentinel-1, показывающий 35-километровый разлив нефти в результате столкновения двух кораблей в Средиземном море к северу от французского острова Корсика, 8 октября 2018 г. Обработано ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
Одна из наиболее высоких концентраций нефтяных пятен, после нормализации данных, наблюдается в Гвинейском заливе.

Международная конвенция по предотвращению загрязнений с судов направлена на ограничение нефтяных загрязнений и действует с 1983 года. Однако проведенное исследование показало, что судоходство остается основным фактором появления нефтяных пятен, и что это соглашение не привело к быстрому уменьшению загрязнения в результате деятельности человека.

Учитывая сложность устранения утечек и просачивания нефти, эта работа подчеркивает необходимость быстрого реагирования со стороны регулирующих органов и правительств для обеспечения более строгого контроля за судоходством и нефтяными платформами, которые вносят значительный вклад в наблюдаемые разливы нефти.

Ранее в других исследованиях подчеркивалось, что загрязнение нефтью может увеличиваться, хотя это количество не определялось так четко, как Dong et al. Тем не менее, работа Bukin et al. (2021) также подчеркнула необходимость улучшения мониторинга нефтяных пятен.

Один из наиболее быстрых способов– использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые чаще отслеживают активные зоны судоходства. В этом случае, используя компьютерное зрение и методы глубокого обучения, можно автоматически обнаруживать утечки на выходе из судов, а пятна, обнаруженные на снимках, могут информировать власти, эти утечки значительны.

Другие исследования также выявили достижения в области использования химических и биологических диспергирующих веществ, показавших определенную эффективность в разрушении нефтяных пятен до того, как они достигнут берега или нанесут значительный ущерб морской флоре и фауне. Тем не менее, эти возможности по-прежнему часто ограничены, и возникают сложности при их быстром применении для реагирования на утечки или пятна.

Хотя такие разработки необходимы и приветствуются, возможно, более простым вариантом будет улучшение стандартов судоходства и обеспечение соблюдения существующих законов для большего ограничения пятен. В качестве краткосрочных решений могут быть введены крупные штрафы, которые будут способствовать более четкому исполнению существующих законов.

Недавно проведенные исследования показали, что судоходство, постоянные изыскания и зависимость от нефтяных и газовых ресурсов приводят к значительной доле нефтяных пятен в океанах. Благодаря использованию глобальных картографических работ, проводимых учеными, стали лучше поняты масштабы этих явлений.

Задача заключается в том, чтобы уменьшить и ограничить будущие пятна. Хотя существуют такие решения, как использование БПЛА для автоматизации мониторинга судоходных путей или даже диспергирующих веществ, которые могут разрушать пятна, нам также может потребоваться улучшение соблюдения существующих морских законов и серьезное отношение к нашему воздействию на морскую флору и фауну, природную среду. Это могут быть крупные штрафы, назначаемые судоходным компаниям или нефтегазовым операторам, деятельность которых приводит к появлению даже относительно небольших пятен.

Благодаря результатам, продемонстрированным с использованием снимков Sentinel-1, стало известно, какие регионы мира вносят значительный вклад в нефтяные загрязнения.
18 июля / 2022