Когда в сентябре 2017 года ураган «Мария» обрушился на Пуэрто-Рико как шторм категории 4 со скоростью ветра до 155 миль в час, он повредил дома, затопил города, опустошил леса острова и вызвал самое продолжительное отключение электроэнергии в истории США.
Две новые исследовательские работы НАСА посвящены далеко идущим последствиям урагана Мария для лесов острова, как видно из аэрофотосъемки, а также для доступа его жителей к энергии и электричеству, как видно из данных из космоса. Выводы, представленные в понедельник на встрече Американского геофизического союза в Вашингтоне, иллюстрируют ошеломляющие масштабы ущерба, нанесенного ураганом «Мария» как окружающей среде, так и населению.
Темный остров
Ночью Земля освещена яркими полосами дорог, усеянных похожими на жемчуг городами и поселками, а искусственный свет, созданный руками человека, занимает центральное место. Во время урагана «Мария» в Пуэрто-Рико погас свет.
В последующие дни, недели и месяцы ученый-физик Мигель Роман из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и его коллеги разработали карты освещения в масштабе района в населенных пунктах по всему Пуэрто-Рико. Для этого они объединили ежедневные спутниковые данные Земли в ночное время со спутника Национального полярно-орбитального партнерства NASA/NOAA Suomi с данными USGS/NASA Landsat и данными OpenStreetMap. Они отслеживали, где и когда была восстановлена электросеть, и анализировали демографические и физические характеристики районов, которые больше всего пострадали от перебоев в подаче электроэнергии.
Непропорционально большая доля длительных отключений электроэнергии приходится на сельские общины. Исследование показало, что 41 процент сельских муниципалитетов Пуэрто-Рико испытывал длительные периоды отключения электроэнергии по сравнению с 29 процентами городских районов. В совокупности сбои в подаче электроэнергии в сельских общинах Пуэрто-Рико составили 61 процент предполагаемой стоимости 3,9 миллиарда часов отключения клиентов через шесть месяцев после урагана Мария. Эти районы в основном сельские в гористой внутренней части острова, жители которых были без электричества более 120 дней. Тем не менее, даже более густонаселенные районы имели разную скорость восстановления между районами, при этом пригороды часто отставали от городских центров.
Разница между темпами восстановления городских и сельских районов отчасти объясняется централизованной организацией энергосистемы Пуэрто-Рико, которая направляет всю электроэнергию в приоритетные места, а не на основе близости к ближайшей электростанции, сказал Роман. Приоритет отдавался районам, отчасти исходя из плотности их населения, что является недостатком для сельских районов. В городах отдельные дома и малонаселенные пригородные районы также дольше оставались без электричества.
«Дело не только в том, что пропадает электричество, - сказал Роман. «Повреждения, нанесенные ураганом дорогам, высоковольтным линиям электропередач и мостам, привели к каскадным авариям во многих секторах, что сделало многие районы недоступными для восстановительных работ. Таким образом, люди потеряли доступ к другим основным услугам, таким как водопровод, санитария и еда, на продолжительные периоды времени."
Отсутствие электричества, как видно из данных о ночном освещении, предлагает новый способ ежедневной визуализации воздействия шторма на уязвимые сообщества по всему Пуэрто-Рико. Это видимый из космоса индикатор того, что критическая инфраструктура, помимо энергоснабжения, также может быть повреждена, включая доступ к топливу и другим необходимым материалам. Местные сообщества с длительными отключениями электроэнергии также соответствуют районам, которые сообщили об отсутствии доступа к медицинским ресурсам.
Следующим шагом для Романа при рассмотрении будущих стихийных бедствий является выход за рамки данных о ночном освещении и синхронизация их с обновленной информацией о местной инфраструктуре - дорогах, мостах, подключении к Интернету, источниках чистой воды - так, чтобы, когда огни В результате аварийно-спасательные службы могут сопоставить энергетические данные с другими узкими местами в инфраструктуре, которые необходимо устранить в первую очередь, что поможет выявить группы риска и распределить ресурсы.
Вырубленный лес
Проливной дождь и ветры, вызванные ураганом «Мария», также преобразили пышные тропические леса Пуэрто-Рико. Ученый-исследователь Дуг Мортон из Годдарда был частью группы исследователей НАСА, которые обследовали леса Пуэрто-Рико за шесть месяцев до урагана. Команда использовала лидарный, гиперспектральный и тепловой (G-LiHT) бортовой тепловизор Годдарда, систему, предназначенную для изучения структуры и видового состава лесов. Производя 600 000 лазерных импульсов в секунду, G-LiHT создает трехмерное изображение структуры леса с высоким разрешением, показывая отдельные деревья с высокой детализацией от земли до верхушек. В апреле 2018 года, после Марии, команда вернулась и обследовала те же треки, что и в 2017 году.
Сравнив данные до и после, команда обнаружила, что от 40 до 60 процентов высоких деревьев, которые образовывали полог леса, были повреждены, сломаны пополам, вырваны с корнем сильным ветром или потеряли большие ветви.
"Мария подстригла леса острова", сказал Мортон.«Остров потерял так много больших деревьев, что общая высота леса сократилась на одну треть. Мы фактически увидели 60-летнюю историю того, что мы в противном случае считали бы естественными нарушениями выпадения деревьев, произошедшими за один день».
По словам Мортона, значительный ущерб, нанесенный лесам Пуэрто-Рико, имел далеко идущие последствия. Упавшие деревья, которые больше не стабилизируют почву на склонах своими корнями, а также поваленные ветки, могут способствовать оползням и селям, усилению эрозии и ухудшению качества воды в ручьях и реках, где накапливаются наносы.
Кроме того, лидарные исследования по всему острову подтверждают результаты, представленные в AGU экологом Марией Уриарте из Колумбийского университета в Нью-Йорке, которая изучала уровень гибели и повреждения деревьев на участках в Национальном научном фонде Лукильо Лонг- Сайт экологических исследований. Уриарте обнаружил, что некоторые виды деревьев были более восприимчивы к повреждениям от сильного ветра, в то время как другие, такие как пальмы, выживали с большей скоростью, наряду с кустарниками и более низкими деревьями в подлеске.
Мортон и Уриарте будут продолжать следить за судьбой лесов Пуэрто-Рико, поскольку они восстанавливаются после повреждений, нанесенных ураганом, используя лазерную технологию с земли, чтобы провести подробные измерения роста леса.