Угольная промышленность, возможно, пришла в упадок за последнее десятилетие из-за роста цен на дешевый природный газ, но метод добычи угля, называемый удалением вершин гор, все еще применяется, особенно в центральных Аппалачах.
Новый картографический веб-инструмент показывает более подробно, чем когда-либо прежде, землю, ежегодно обнажаемую в результате добычи угля в центральных Аппалачах более трех десятилетий назад.
Инструмент использует спутниковые снимки для определения и картирования годового масштаба добычи полезных ископаемых на территории четырех штатов, включая части Кентукки, Теннесси, Вирджинии и Западной Вирджинии.
В журнале PLOS ONE исследователи подсчитали, что в период с 1985 по 2015 год в среднем 21 000 акров земли в центральных Аппалачах ежегодно превращались в голую землю и щебень - площадь примерно в половину площади Вашингтона, округ Колумбия
В этом анализе общая оценка с 1970-х годов составляет около 1,5 миллиона акров. «Эта территория на 18 процентов больше, чем штат Делавэр, и всего на 3 процента меньше, чем национальный парк Эверглейдс», - сказал первый автор Эндрю Перикак, проводивший исследование в лаборатории профессора биологии Эмили Бернхардт в Университете Дьюка.
Горная добыча - это форма открытой добычи угля, при которой угольные компании расчищают лес от вершины холма, а затем используют взрывчатые вещества и тяжелую технику для взрыва и раскопок почвы и коренных пород и обнажения слоев угля под ними. Остатки камня и обломков выталкивают в соседние долины, погребая ручьи под сотнями метров щебня, называемого «насыпью долины».
Адвокаты говорят, что этот процесс позволяет горнодобывающим компаниям добывать неглубокие пласты угля, до которых они не могут добраться с помощью традиционной подземной добычи. Но все больше научных данных свидетельствует о том, что он также уничтожает леса, наполняет воздух вредной пылью и загрязняет близлежащие ручьи.
Определение сроков и масштабов добычи полезных ископаемых имеет решающее значение для оценки и смягчения этих воздействий на окружающую среду и человека, сказал соавтор Мэтью Росс, ранее работавший в Университете Герцога, а теперь занимающий постдокторскую степень в Университете Северной Каролины в Чапеле. Хилл.
Но надежные и актуальные оценки воздействия майнинга получить сложно. В любой конкретный год горнодобывающая компания может работать только в пределах части территории, указанной в разрешении на добычу полезных ископаемых. Предыдущие попытки нанесли на карту открытые горные работы в Аппалачах с помощью спутниковых снимков, но эти карты не обновлялись с 2006 года и дают моментальную картину добычи только каждые 10 лет, а не из года в год.
Инструмент, разработанный исследователями Duke в сотрудничестве с партнерами из некоммерческих организаций SkyTruth и Appalachian Voices, показывает, где ведется добыча полезных ископаемых на вершине горы, в более точном временном масштабе и упрощает поддержание актуальности данных.
Команда использовала платформу облачных вычислений Google Earth Engine для обработки правительственных спутниковых изображений видимого и невидимого света, отраженного от поверхности Земли, сделанных в течение 31 года подряд на территории 74 округов.
Каждый пиксель в 10 240 спутниковых изображениях, начиная с 1985 года, был проанализирован с помощью компьютерного алгоритма, который использовал данные об отражательной способности для определения «зелености» каждого маленького квадрата изображения, которое представляет собой 100-на- 100-футовый квадрат Земли.
Совокупность пикселей, практически лишенная растительности и не являющаяся частью города, дороги или водоема, была помечена как область, где в этом году, вероятно, велась добыча полезных ископаемых с точностью не менее 83 процентов в любом случае. данный год.
«Вывод набора данных занял всего несколько минут», - сказал Перикак. «Это огромная экономия времени».
Команда также объединила свои оценки площади шахт с ранее опубликованными данными о добыче угля. Они обнаружили, что в 1980-х и 1990-х годах каждые 100 квадратных футов земли в регионе давали одну тонну угля. Однако к 2010 году угольным компаниям требовалось расчистить и взорвать около 160 квадратных футов на тонну, а к 2015 году на это ушло уже более 300 квадратных футов.
«Чтобы получить такое же количество угля, требуется больше земли, чем в прошлом», - сказал Перикак.
Результаты согласуются с тем, о чем предупреждали геологи с середины 1990-х годов: по мере добычи более толстых и доступных слоев угля соотношение пустой породы и почвы к углю будет увеличиваться, наряду с эксплуатационными расходами. - сказал Росс.
Старший соавтор Эмили Бернхардт говорит, что обновленные карты помогут исследователям получить более точные оценки затрат и выгод от добычи полезных ископаемых на вершинах гор, а также сравнить их с другими формами добычи ресурсов.
«Любой ученый, заинтересованный в изучении воздействия добычи полезных ископаемых на вершинах гор, теперь может точно знать, где находятся шахты в ландшафте и как долго эти воздействия были активны», - сказал Бернхардт, который использует данные, чтобы более точно понять, как горные вершины добыча полезных ископаемых влияет на качество воды, на то, насколько далеко распространяются эффекты вниз по течению и как долго они сохраняются.
Профессор Университета Индианы Майкл Хендрикс, не участвовавший в исследовании, использовал обновленные карты для оценки воздействия загрязнения воздуха и других последствий для здоровья людей, живущих рядом с активными горнодобывающими предприятиями, по сравнению с людьми, живущими дальше.
«Это также дает общественности лучшую возможность контролировать операции по добыче полезных ископаемых, чтобы убедиться, что они соблюдают условия своих разрешений», - сказал соавтор Кристиан Томас из SkyTruth. «Любые новые проблемы, которые возникают, потенциально могут быть рассмотрены и исправлены более эффективно с помощью этого ежегодного обзора региона."
Thomas говорит, что SkyTruth планирует использовать данные для измерения эффективности восстановительных работ после прекращения добычи. «Это ключ к тому, чтобы помочь региону оправиться от наследия добычи полезных ископаемых и перейти к будущему, не связанному с добычей полезных ископаемых», - сказал Томас.
Данные и компьютерный код бесплатны для всех, и будущая деятельность по добыче полезных ископаемых может быть быстро добавлена в набор данных по мере появления новых спутниковых изображений, сказал Перикак.