Punctul Nemo, un cimitir spațial ce poluează Pacificul?
Punctul Nemo este o zona izolată din Pacificul de Sud, deosebit de vastă, cel mai apropiat țărm aflându-se la peste 2.688 km distanță. Este în afara rutelor maritime fiind considerat ”cimitirul deșeurilor spațiale”, o zonă în care se află resturile a sute de sateliți, trepte de rachetă și nave spațiale decomisionate de-a lungul a peste șase decenii de explorare a spațiului.
Punctul Nemo este o zona izolată din Pacificul de Sud, deosebit de vastă, cel mai apropiat țărm aflându-se la peste 2.688 km distanță. Este în afara rutelor maritime fiind considerat ”cimitirul deșeurilor spațiale”, o zonă în care se află resturile a sute de sateliți, trepte de rachetă și nave spațiale decomisionate de-a lungul a peste șase decenii de explorare a spațiului. Aici aici sunt planificate să ajungă și resturile Stației Spațiale Internaționale (ISS) care va fi decomisionată în anul 2030 și apoi deorbitată în anul 2031.
Orbitele din jurul Pământului devin din ce în ce mai aglomerate cu sateliți, fapt discutat într-un recent material InfoClima, cu posibile implicații asupra poluării oceanelor planetare.
Ne creăm singuri probleme
Un raport recent al Agenției Spațiale Europene (ESA) concluziona că pe orbitele din jurul Pământului se află mai mult de un milion de deșeuri provenite de la diverse misiuni spațiale, mai mari de 1 cm. Trendul acestor resturi este crescător față de raportul anterior, iar ele reprezintă un pericol atât pentru misiunile de explorare a spațiului, cât și pentru sateliții plasați pe orbitele din jurul planetei noastre. Dacă cele mai mici fragmente se dezintegrează prin ardere la reintrarea în atmosfera terestră, cele mai mari ajung în general pe fundul oceanului, în cea mai izolată zona de pe planetă.
Noi suntem prima generație conștientă de efectele acțiunilor noastre necontrolate care pot slăbi capacitatea planetei de a mai susține umanitatea pe termen lung. Asta deoarece știința ne-a ajutat enorm să determinăm care sunt limitele planetei pentru a menține stabilitatea, să identificăm cauzele și soluțiile, ca mai apoi să putem acționa pentru a evita un colaps.
Odată cu încălzirea globală, care a devenit o certitudine în ultimii ani, crește riscul de depășire a pragurilor critice ale anumitor componente ale sistemul climatic, iar efectul va fi în lanț, incontrolabil, ca într-un joc de domino. Chiar dacă până în prezent nu a fost determinată o limită critică pentru agenții poluanți creați de om, de la deșeurile nucleare la metale grele sau microplastice, acestea interacționează cu mediul și evident au un impact asupra schimbărilor climatice, dacă nu sunt ținute sub control. Și chiar dacă nu avem o predictibilitate pe termen lung a impactului deșeurilor asupra planetei, o masură care ne-ar aduce înapoi în zona de siguranță din punct de vedere climatic ar fi gestionarea responsabilă a acestora la nivel mondial.
Cimitirul spațial de deasupra
În jumătate de secol am “reușit” să încălzim planeta cu 1,1 °C, datorită acțiunilor noastre necontrolate, iar în continuare panta este ascendentă. Mai mult decât atât, am mai aglomerat și orbitele din jurul Pământului cu resturi de la diverse misiuni spațiale, masa totală a acestor deșeuri depășind 10.900 tone, conform estimarilor ESA.
Cum în ultimii ani numărul deșeurilor orbitale se află într-o continuă creștere, la nivel mondial au fost elaborate o serie de măsuri pentru monitorizarea acestor resturi. Scopul este de a limita congestionarea orbitelor din jurul Pământului, în special a orbitelor joase LEO, acolo unde până la finele acestui deceniu vor fi desfasurati aproximativ 100.000 sateliți, organizați în adevărate mega-constelații.
O metodă de eliminare a deșeurilor spațiale, mai ales în cazul satelitilor aflați la finalul perioadei de exploatare, ar fi reintrarea acestora în atmosfera terestră prin manevre orbitale controlate, în vederea dezintegrării pe cale naturală, prin ardere. Intrarea controlată în atmosfera terestră este o soluție care nu genereaza riscuri la nivelul populației, însă implică costuri destul de ridicate. Motivul este pentru că momentul reintrarii este calculat cu mare precizie pentru ca amprenta la sol a eventualelor fragmente care supraviețuiesc arderii să fie cât mai mică, iar locul de impact să fie într-o zonă nelocuită.
Unde depozităm deșeurile din spațiu? - Cimitirul marin de sub noi
Un astfel de exemplu este Punctul Nemo (”The Oceanic Point Of Inaccessibility”), numit astfel după celebrul roman ”20.000 leghe sub mari” al lui Jules Verne. Este vorba despre o zonă izolată din Pacificul de Sud, deosebit de vastă, cel mai apropiat țărm aflandu-se la peste 2.688 km distanță: în nord Ducie Island, parte a Pitcairn Islands; Motu Nui, una dintre Insulele Paștelui, la nord-est; Maher Island, parte din Antarctica, la sud.
Locația punctului Nemo (punctul rosu)
Zona este realmente izolată aflându-se în afara rutelor maritime, iar printre puținii oameni care s-au apropiat cel mai mult de Punctul Nemo se numără astronauții de la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS), care uneori survolează zona la o altitudine cuprinsă între 380 și 420 km. Punctul Nemo a fost descoperit prin calcule de către inginerul croat Hrvoje Lukatela în anul 1992. Anul trecut, la trei decenii distanță aceasta a recalculat coordonatele Punctului Nemo folosind OpenStreetMap și Google Maps.
Punctul Nemo este considerat ”cimitirul deșeurilor spațiale”, acesta fiind zona în care se află resturile a sute de sateliți, trepte de rachetă și nave spațiale decomisionate de-a lungul a peste șase decenii de explorare a spațiului. Primul vehicul spațial direcționat către Punctul Nemo dupa decomisionare a fost prima stație spațială din istorie Salyut-1 (URSS) care a ajuns pe fundul oceanului în anul 1971. Tot în această cea mai izolată zona de pe planetă a ajuns pe 11 iulie 1979 și prima stație spațială americană Skylab.
Însă cel mai titrat defunct al acestui cimitir spațial este stația spațială rusă MIR (imagine dreapta) care s-a dezintegrat in atmosfera terestra printr-o acțiune de reintrare controlată, în data de 23 martie 2001. Tot aici sunt planificate să ajungă și resturile Stației Spațiale Internaționale (ISS) care va fi decomisionată în anul 2030 și apoi deorbitată în anul 2031.
O altă caracteristică a Punctului Nemo este slaba populare din punct de vedere al florei și faunei marine. Fundul oceanului cuprinde lanțuri muntoase afectate de întuneric, iar temperaturile scăzute o fac nelocuibila pentru majoritatea formelor de viață. Nu există pești sau alte vietăți marine în această zona, iar lipsa luminii solare și a nutrienților face dificilă supraviețuirea, chiar și pentru cele mai rezistente specii. În zona Punctului Nemo, cercetătorii au descoperit doar bacterii și crabi mici în găurile vulcanice de pe fundul oceanului.
Pașii dezintegrării la reintrarea în atmosfera
Conform studiilor NASA, sateliții decomisionați și care reintră în atmosfera terestră se fragmentează la altitudini cuprinse între 84 - 72 km, din cauza forțelor aerodinamice care determină depășirea sarcinilor structurale permise. Panourile solare se desprind la aproximativ 90 - 95 km altitudine, iar după dezintegrarea corpului satelitului rezultă resturi care pot avea mase cuprinse între 10% și 40% din masa satelitului inițial.
După fragmentarea corpului satelitului, resturile rezultate continuă să piardă altitudine și să ardă în straturile mai dense din atmosferă și să ardă. În funcție de dimensiuni și materiale, unele fragmente vor fi distruse integral, iar altele doar parțial și vor atinge suprafața apei sau a solului.
Prin urmare, în ultimii ani componentele sateliților au trecut prin schimbări majore, optându-se pentru materiale cu un punct de topire cât mai scazut precum aluminiul, pentru dezintegrarea în proporții cât mai mari la frecarea cu straturile atmosferice. Însă nu au fost înlocuite toate componentele interne ale sateliților, actualele generații de sateliți mai având în proporții mici și subansamble fabricate din titan ori aliaje din oțel care nu se dezintegrează în totalitate la reintrarea în atmosfera terestră. Ținta este ca în situația în care un astfel de fragment ajunge la sol, energia cinetică de impact să fie sub 15 J, un prag sub care probabilitatea de generare de victime umane este foarte scăzută.
Care este impactul asupra mediului – O problemă a viitorului?
Direcționarea sateliților decomisionați se face către Punctul Nemo din rațiuni de securitate a populației, însă nu toți cercetătorii consideră această măsură ca fiind o variantă optimă. Totuși părerile sunt împărțite... Pe de o parte există studii care subliniază efectele nocive ale acestei activități asupra florei și faunei marine, deoarece orice resturi ar putea interacționa cu mediul. Pe de alta partă, resturile care au supraviețuit arderii în urma frecării cu straturile atmosferice și care au ajuns pe fundul oceanului sunt în general fabricate din titan și diverse aliaje de oțel, acestea nereprezentând un risc de toxicitate. Mai mult, unii combustibili folosiți pentru rachete sunt toxici, însă aceștia ard în totalitate în timpul fazei descendente prin straturile atmosferice. De asemenea, masa cumulată a acestor resturi care ajung la Punctul Nemo nu depășește câteva zeci de tone pe an, iar prin comparație cu numărul de nave scufundate în același interval de timp în mări și oceane pe mapamond (imagine dreapta), aceste valori sunt relativ nesemnificative.
Un punct al tuturor și al nimănui
Mai trebuie subliniat că Punctul Nemo nu se află sub jurisdicția niciunui stat, iar în afara resturilor provenite de la deșeurile spațiale, au mai fost descoperite concentrații mari de microplastic, acestea fiind clar nocive pentru mediu, însă sursa de proveniența este strâns legată de activitățile noastre de pe Pământ. Din perspectiva conservării oceanelor, Convenția Națiunilor Unite asupra dreptului mării, cunoscută și sub numele de Convenția privind dreptul mării (LOSC), prevede că toate statele au datoria de a proteja și de a preveni poluarea mediului marin, chiar și în afara jurisdicției oricărui stat.
Cu toate că nu putem determina cantitativ care este limita de deșeuri pe care o poate suporta planeta noastră, putem intui că lipsa unei politici coerente de gestionare a acestora va genera omenirii mari probleme în viitor. Un exemplu ar fi și aglomerarea orbitelor din jurul Terrei cu resturi de la diverse misiuni spațiale, o problemă pentru care căutam încă soluții. Cert este ca ne aflăm într-un moment de cotitură, iar în funcție de măsurile pe care le vom lua, putem determina viitorul planetei și implicit al omenirii în următoarele secole. Cheia succesului poate fi crearea de mijloace de recuperare a materiilor prime.
Cristian Omat
Doctorand în Astronomie și Astrofizică la Facultatea de Fizică (Universitatea București) și inginer în electronică (Universitatea Politehnică București). Cercetări în domeniul asteroizilor potențiali periculoși (PHA) și cu privire la impactul mega-constelatiilor de sateliți.
Plajele românești: De la evoluție naturală la lărgire artificială
Mai mult de o treime din plajele în eroziune din Marea Neagră se află în Romania. Dinamica globală a liniei țărmului în viitor este dominată de răspunsul la creșterea nivelului mării în cazul plajelor nisipoase, iar o reducere moderată a emisiilor de gaze de efect de seră ar putea preveni 40% din retragerea țărmului Cum am ajuns la soluția plajelor artificiale și cum influențează ele peisajele și ecosistemele locale?
Ca răspuns a unei tendințe de ușoară eroziune și pentru a mări suprafața utilizabilă de plajă, autoritățile prin Administrația Bazinală de Apă Dobrogea – Litoral au luat decizia în 2021 de a alimenta masiv plajele cu nisip și de a extinde sistemul de diguri de protecție pe litoralul românesc, totul la un cost uriaș de circa 800 de milioane de euro, finanțare europeană. Mega-proiectul are printre obiective și adaptarea la schimbările climatice, și reducerea efectelor cauzate de fenomenele naturale, în principal de inundații și eroziune costieră.
Alimentarea cu nisip a plajei Mamaia văzută din satelitul Sentinel-2. Stațiunea Mamaia este situată pe o insulă barieră între Marea Neagră și limanul Siutghiol. Context: O alimentare cu nisip a lărgit plaja Mamaia cu 200m dar a atras nemulțumirile administratorilor și turiștilor care se plâng că plaja e plina de scoici și că au de parcurs o distanta mult prea mare până la apa.
Mai mult de o treime din plajele în eroziune din Marea Neagră se afla în Romania. Dinamica globală a liniei țărmului în viitor este dominată de răspunsul la creșterea nivelului mării în cazul plajelor nisipoase, iar o reducere moderată a emisiilor de gaze de effect de seră ar putea preveni 40% din retragerea țărmului.
Stațiuni populare de pe litoralul sudic românesc precum Mamaia, Eforie, Costinești, Neptun, Venus sunt localizate direct pe insule barieră sau au acces la plajele lor. Acestea sunt cordoane litorale de nisip create de valuri și care răspund în mod dinamic la schimbarea condițiilor de mediu precum furtunile marine sau creșterea nivelului mării. Într-un material anterior Dr. Florin Zăinescu discuta despre o insulă barieră foarte dinamică din Delta Dunării, unde partea centrală a insulei Sacalin, s-a spart într-un mod spectaculos în iarna dintre anii 2012 – 2013.
Cum am ajuns la relieful din prezent?
Migrarea unei insule barieră în profil vertical odată cu creșterea nivelului mării.
La sfârșitul ultimei ere glaciare, acum circa 12000 de ani, nivelul mării pe glob era cu 80m mai scăzut decât în prezent. Topirea masivă a calotelor glaciare a determinat o creștere rapidă a nivelului mării și inundarea suprafețelor costiere joase.
În zone joase de vale, insulele bariere care se înălțau odată cu nivelul mării (vezi animația din dreapta) au blocat aceste văi formând lacuri de tip liman separate de Marea Neagră de insule barieră precum Tasaul, Siutghiol, Techirghiol.
De ce avem nevoie de construcție artificială a plajelor?
Plajele sunt dinamice în mod natural, ele primesc și cedează nisip. Plaja de la Mamaia era în trecut alimentată de sedimente care erau transportate de valuri din sudul Deltei Dunării, de la plajele Vadu și Corbu. Prin construcția digurilor, portul Midia a creat un deficit sedimentar la Mamaia și a facilitat captarea sedimentelor în partea Nordica a digurilor. Porțiuni de plajă la nord de dig s-au lățit cu 250m din 1985 până în prezent.
Portul Midia și blocarea sedimentelor la nord de diguri: 1985 vs prezent.
Construcția digurilor coincide cu o stare generală de eroziune a cuprins regiunea mai ales după 1980, după cum a demonstrat un studiu al Stațiunii de Cercetări Marine și Fluviale Sfantu Gheorghe. În plus, furtunile costiere care sunt responsabile de eroziune, au cunoscut o ușoară descreștere în intensitate în ultimele decenii după în maxim la sfârșitul anilor 60’.
Urbanizarea generală a litoralului în a doua jumătate a secolului XX prin dezvoltarea porturilor și a stațiunilor balneare a dus, la o coastă în care circulația naturala a sedimentelor a fost decuplată.
Digurile porturilor Constanța și Midia au blocat tot sedimentul care provenea din deriva litorală iar structurile de protecție a plajelor din stațiunile balneare au reușit să creeze o stare generală de ‘foamete sedimentară’.
De aceea, eroziunea plajelor de pe litoralul sudic românesc, nu este neapărat o problema naturală, ci o problemă cauzata de om. Deoarece plajele nu se mai pot hrăni natural, ele trebuie alimentate artificial, lucru care implica costuri uriașe.
Cât de bune sunt plajele alimentate artificial?
Avantaje:
Plaje mai late înseamnă o protecție mai buna împotrivă furtunilor costiere, dar și o protecție pe viitorul îndepărtat la efectele creșterii nivelului mării.
Proiectele de mega-alimentare precum cel de la Mamaia au fost dovedite ca fiind mai eficiente în păstrarea cantităților de nisip pe termen lung și de a face fata schimbărilor climatice, și mai avantajoase economic.
Plajele alimentate artificial sunt adesea concepute pentru a spori spațiul recreativ pentru oameni, ele putând găzdui mai mulți vizitatori și activități pe nisip și, prin urmare, sunt adesea preferate plajelor înguste.
Dezavantaje:
Cu toate acestea, este cunoscut că plajele excesiv de largi sunt neatractive pentru vizitatori, conform unor studii făcute în SUA și Australia.
Probabil că alegerea unui material mai grosier a fost făcută din absenta altui stoc sedimentar în larg, dar a determinat scăderea calității nisipului, cel fin este mai apreciat.
Plajele artificiale, în special cu nisip grosier, au o pantă mai mare la intrarea în apă. În SUA, după astfel de intervenții a crescut numărului de înecuri și accidente cu până la 300%. Este de așteptat o reajustare viitoare, dar plaja tot va rămâne mai abruptă din cauza granulometriei folosite.
Impactul este semnificativ asupra ecosistemelor atât pe plaje cât și în zona de extracție a sedimentelor, adesea pentru nevertebrate îngropate în nisip, dar și pentru păsări și pești care își pierd sursele de hrana.
Atunci când se folosesc și diguri, impactul peisagistic este puternic și crează un mediu mai puțin dezirabil.
Continuăm să tratăm efectele, nu și cauza “bolii”
Avem plaje care necesită susținere artificială, precum un bolnav care este conectat continuu la aparatele care îi asigură funcțiile vitale, pentru că sursele naturale de sedimente au fost decuplate din cauza activităților antropice. Continuăm să tratăm efectele și nu cauzele bolii. Asta implică costuri suplimentare uriașe și efecte care pot fi indezirabile pentru turiști, precum și o vulnerabilitate în fața schimbărilor climatice dacă nu au loc intervenții de alimentare cu nisip.
Dr. Florin Zăinescu
Florin este cercetător, contributor InfoClima, ambasador al Mării Negre. Subiecte: Geomorfologie costieră, Climatul recent, Schimbările climatice și impactul asupra sistemelor costiere.
Eroziunea costieră văzută din satelit
Pentru combaterea efectelor eroziunii costiere se investesc sume considerabile la nivel mondial. Se construiesc protecții de țărm, se alimentează și se lărgesc plajele, totul pentru a ne recâștiga zonele de coastă.
Schimbările climatice contribuie semnificativ la intensificarea eroziunii, prin modificări ale regimului valurilor, tipologiei furtunilor sau alterări ale tiparelor de precipitații.
Cum putem fi permanent informați, astfel încât să luăm deciziile corecte în timp util?
Pentru combaterea efectelor eroziunii costiere se investesc sume considerabile la nivel mondial. Se construiesc protecții de țărm, se alimentează și se lărgesc plajele, totul pentru a ne recâștiga zonele de coastă.
Schimbările climatice contribuie semnificativ la intensificarea eroziunii, prin modificări ale regimului valurilor, tipologiei furtunilor sau alterări ale tiparelor de precipitații.
Cum putem fi permanent informați, astfel încât să luăm deciziile corecte în timp util? Nu există o soluție universal valabilă, dar imaginile satelitare reprezintă un instrument util și ne oferă un avantaj în activitățile de monitorizare.
Câteva noțiuni despre eroziunea costieră
Eroziunea costieră este rezultatul unor factori naturali variabili, printre care se numără creșterea nivelului mării, impactul valurilor și a curenților marini, care erodează și îndepărtează treptat rocile, solul și nisipul de-a lungul coastei.
Eroziunea este un fenomen ce afectează toate zonele litorale, în special în timpul furtunilor și altor evenimente naturale care intensifică procesul de erodare. Pe lângă variabilitatea naturală, eroziunea costieră este accelerată și de către intervențiile antropice.
Caracteristicile și consecințele acestor fenomene variază în funcție de tipologia fiecărei regiuni, ceea ce face dificilă găsirea unei soluții universale pentru diminuarea impactului asupra activităților umane și asupra ecosistemelor.
Schimbările climatice joacă și ele un rol însemnat în dinamica zonelor de eroziune/acreție. Procesele implicate în modelarea plajelor sunt dictate, în primul rând, de regimul valurilor. La rândul lui, acesta este influențat de viteza și direcția vântului, precum și de tipologia furtunilor. Cum schimbările climatice pot modifica frecvența și magnitudinea acestor evenimente, ne putem aștepta la dezechilibre și în ceea ce privește eroziunea costieră. Creșterea nivelului mării este, de asemenea, responsabilă în mod direct și tranșant de accelerarea proceselor de eroziune.
Într-un context mai larg, dacă vorbim despre disponibilitatea sedimentelor în toată zona costieră românească, se constată o diminuare a acestora în ultimele decenii. Acest fenomen a fost cauzat de intervențiile omului pe litoralul românesc și din cadrul bazinului Dunării. Existența unui flux stabil de sedimente este necesară păstrării unui echilibru al țărmului, inclusiv al dimensiunii plajelor. Ceea ce nu mai are loc acum în mod natural, sau se întâmplă insuficient, și anume înnisiparea plajelor, necesită intervenția umană.
Construcțiile barajelor pe cursul Dunării și al afluenților săi, începând cu anii 1960-1970, au scăzut semnificativ debitul solid (adică sedimentele transportate de apele râului) înregistrat la gurile de vărsare. În plus, construcțiile costiere precum digurile porturilor Midia, Constanța, sau jetiurile de la Sulina au acționat ca o barieră în calea acestor sedimente venite din nord, vitregind plajele litoralului sudic de materialul necesar menținerii lățimii plajelor.
Nu în ultimul rând, pe lângă diminuarea cantităților totale de aluviuni transportate de fluviu, despre care aminteam mai sus, schimbările din ultimele decenii ale tiparelor de precipitatii, în special în bazinul inferior al Dunării, au contribuit la modificarea modului în care aceste sedimente fluviale sunt expulzate în mare pe parcursul unui an. Astfel, în loc de o distribuire temporală uniformă a concentrației de sedimente în suspensie, observăm apariția unor fenomene excepționale, caracterizate prin debite solide foarte mari, pentru perioade mici de timp. Aceste puseuri de aluviuni, intercalate cu perioade de relativă acalmie, se pot traduce într-o concentrație mai scăzută a sedimentelor în suspensie în zonele sudice.
O altă descriere a mecanismelor care guvernează procesele de eroziune și acreție, precum și a modului de distribuire a sedimentelor pe litoralul românesc, este disponibilă și într-un material anterior.
Apariția sectoarelor de eroziune costieră înseamnă o reziliență mai scăzută în fața unor fenomene precum inundațiile, cauzate de furtuni, de creșterea nivelului mării sau de efectul combinat al acestora. Totodata, se pot pierd ecosisteme importante din punct de vedere al biodiversității. Nu în ultimul rând, scăderea lățimii plajelor are efecte asupra turismului. Mai puțin loc pentru șezlonguri, mai puțini turiști, deci încasări mai slabe pentru operatorii economici. Acolo unde infrastructura de transport sau diferite construcții se află în apropierea liniei țărmului, eroziunea accelerată le poate pune în pericol.
Cum putem combate eroziunea plajelor?
Pentru contracararea fenomenelor de eroziune costieră, un proiect de infrastructură mare a fost demarat și implementat de către statul român prin intermediul Apelor Române Dobrogea – Litoral. Este vorba despre „Reducerea Eroziunii Costiere, Faza II (2014-2020)”, cofinanțat prin Programul Operațional Infrastructură Mare (POIM) 2014 – 2020, Axa Prioritară 5 – Promovarea adaptării la schimbările climatice, prevenirea și gestionarea riscurilor, Obiectiv specific 5.1 Reducerea efectelor și a pagubelor asupra populației cauzate de fenomenele naturale asociate principalelor riscuri accentuate de schimbările climatice, în principal de inundații și eroziune costieră.
Conform descrierii oficiale, “scopul acestui proiect este să asigure adaptarea la schimbările climatice, prevenirea și gestionarea riscului prin protecția la eroziune a liniei țărmului în condiții medii anuale și în timpul evenimentelor cu perioada de recurență de până la 1/100 ani, pentru o durată de viață proiectată de 50 ani.”
În momentul de față au fost supuse lățirii o serie de plaje, precum cele din Mamaia, Constanța sau Eforie, urmând ca în perioada următoare sa fie abordate și cele din Costinești, Olimp, Neptun, Jupiter sau Saturn. Alimentările cu nisip ale plajelor de pe sectorul românesc au avut largi ecouri în presa națională. Acestea s-au datorat, cu precădere, nemulțumirilor referitoare la o pantă prea abruptă la intrarea în mare, o distanță considerabilă de parcurs până la apă sau compoziția nu tocmai plăcută a nisipului grosier utilizat pentru lărgirea plajei.
În cazul acestor operațiuni de înnisipare și lărgire a plajelor, perioada imediat următoare finalizării lucrărilor se caracterizează printr-o tendință de echilibrare a acestor sectoare, în mod natural. Prin echilibrare se poate înțelege atât modificarea profilului transversal al plajei, adică modificări ale pantei de intrare în apă, precum și o redistribuire a nisipului în cadrul unei celule (de multe ori o astfel de celulă este delimitată de diguri perpendiculare pe linia țărmului). Și pentru că toate aceste lucrări au fost efectuate astfel încât să asigure stabilitatea țărmului în contextul schimbărilor climatice, deci pe termen lung, avem nevoie de metode de monitorizare adecvate, care să echilibreze dorința unei precizii mari a măsurătorilor cu efortul necesar obținerii acestora.
Imagini din timpul realizării lucrărilor de înnisipare artificială; Eforie Nord, octombrie 2015.
Ce opțiuni avem pentru monitorizarea zonelor costiere?
Pentru a avea o imagine completă a gradului de stabilitate a unui sector de țărm caracterizat de plaje nisipoase, se pot lua în considerare o serie de indicatori, precum dinamica liniei țărmului, a barelor submerse, lățimea plajei, caracteristicile dunelor de nisip, zone înierbate etc. Dintre acestea, cel mai utilizat parametru, fiind și cel mai ușor de obținut, este poziția liniei țărmului. În mod tradițional, putem măsura acest indicator direct în teren (in-situ), folosind instrumente precum stația totală, GPS sau DGPS. În pofida faptului că rezultatele astfel obținute au o acuratețe ridicată, prezintă dezavantajul unor costuri ridicate, atât de timp cât și financiare.
Odată cu disponibilitatea din ce în ce mai mare a imaginilor satelitare din ultimele decenii, linia țărmului poate fi determinată astfel mult mai rapid pentru suprafețe extinse. Datele satelitare de înaltă rezoluție (cu o dimensiune de câțiva metri sau chiar centimetri pentru fiecare pixel) au fost printre primele utilizate în acest sens. Avantajul principal îl constituie rezoluția spațială care permite discriminarea unor detalii de mici dimensiuni, deci și o identificare precisă a liniei apei.
Cu toate acestea, perioada de revizitare a acestor senzori pentru o anumită zonă este de regula prea mare și/sau neregulată pentru a putea constitui baza unei monitorizări adecvate. La aceasta se adaugă și costul acestor date, nu de puține ori prohibitiv dacă vorbim de achiziționarea unei serii mai lungi de imagini pe o suprafață extinsă. Totodată, prin însăși natura fenomenului, extragerea liniei țărmului prin compararea a doar două imagini consecutive, așa cum de multe ori se procedează, este predispusă unor serii de erori. Putem vorbi aici, în primul rând, de caracterul dinamic al liniei țărmului datorat excursiei valurilor pe fața plajei. Având în vedere că o imagine satelitară reprezintă o captură instantanee, limita apă-uscat poate fi astfel surprinsă la o distanță de până la cativa metri față de o altă potențială captură efectuată la interval de câteva secunde. Se adaugă și subiectivismul operatorului uman, extragerea liniei țărmului din imagini satelitare de înaltă rezoluție fiind de multe ori efectuată prin digitizare manuală, deci, ca urmare a interpretării personale a celui care vectorizează.
O alternativă o constituie utilizarea seriilor temporale de imagini de medie rezoluție (10-30 m) precum Sentinel-2 sau Landsat 8/9. Deși deficiente la capitolul detalii spațiale, compensează deplin prin calitate spectrală și radiometrică. De asemenea, reprezintă o resursă utilă și datorită disponibilității lor în mod liber și gratuit și a faptului ca pot oferi o acoperire temporală adecvată fenomenului analizat (de exemplu putem obține o imagine Sentinel-2 la fiecare 5 zile, în absența norilor).
Valorificarea acestor seturi de date, prin intermediul unor algoritmi specializați, permite obținerea unor informații esențiale și pe termen lung, arhivele existente acoperind mai mult de 30 de ani. În acest context, începând cu anul 2019, Agenția Spațială Europeană a demarat o inițiativă menită să stimuleze utilizarea datelor satelitare în activitățile de monitorizare a eroziunii costiere, la nivel european. Unul dintre cele două proiecte finanțate sub această umbrelă și-a îndreptat atenția și către zona costieră românească. Doi parametri de interes au fost obținuți pentru o perioadă lungă de timp, începând cu anul 1990 și până în prezent: poziția liniei țărmului și a barelor submerse din proximitatea litoralului. Pentru a putea contrabalansa rezoluția spațială mai puțin bună a imaginilor utilizate, proiectul Space for Shore - Coastal Erosion a propus o metodologie care folosește informația de la nivelul inferior unui pixel, astfel încât putem obține o acuratețe superioară rezoluției native a datelor de intrare (aprox. ± 5m, comparativ cu măsurători in-situ).
Scene (imagini) capturate de satelitul Sentinel-2, arătând configurația plajelor Constanței înainte de înnisipările artificiale și în prezent
Ce ne pot spune datele satelitare?
Pentru două sectoare de coastă supuse alimentării artificiale cu nisip, plaja Tataia din Constanța și plaja din Eforie Nord (zona aflată la nord de portul Belona), am analizat evoluția liniei țărmului pentru perioada post-intervenții (aproape opt ani), folosind informații extrase din imagini Sentinel-2. În general, am avut la dispoziție peste 50 de scene pentru fiecare zonă.
Plaja Tataia, Constanța. Analiza evoluției liniei de țărm pentru perioada 2016-2023, pe baza datelor Sentinel-2
Plaja Tataia a fost lărgită spre sfârșitul anului 2015, având în prezent o lățime de aproximativ 140-160 m. Profilele transversale pe linia țărmului scot în evidență o stare de echilibru general pentru sectorul nordic, cu trecere către un caracter acumulativ în partea sudică. În cadrul hărții de mai sus, liniile de țărm extrase pentru perioada 2016-2023 sunt reprezentate cu linii galbene.
Linia mai groasă, mai îndepărtată de apă, arată poziția țărmului în 2015, înainte de lărgirea plajei. Intersecția unor profile transversale (P1 – P6) cu liniile de țărm sunt redate ca distanțe față de o linie de referință arbitrară și sunt reprezentate prin puncte gri în cele 6 grafice din dreapta. Linia neagră groasă reprezintă o valoare medie a acestora, calculată cu ajutorul unei ferestre culisante cu dimensiunea de 5 momente de timp. Linia punctată portocalie arată tendința generală, pe baza unei regresii liniare și este redată doar în cazul în care o astfel de tendință poate fi identificată. Pentru aceste situații, sunt menționate și ratele de acumulare, precum și numărul (n) de imagini/linii de țărm folosite pentru aceste calcule. Graficul aferent profilului P6 are o scară diferită față de celelalte exemple pe ordonată (axa Y). Oscilațiile față de linia generală de tendință sunt datorate atât incertitudinilor cauzate de procedura de extragere și a datelor de intrare cât și variațiilor sezoniere naturale (perioadele de vară fiind caracterizate de procese de acumulare, în timp ce iernile sub de regulă dominate de eroziune).
Chiar dacă acuratețea unei singure poziții (un punct gri pe grafic) este sub cea dorită, având la dispoziție mai multe linii de țărm, extrase toate în mod automat și pe baza unei metodologii unitare, tendința generală, pe termen lung, poate fi ușor evidențiată. Modificările surprinse pentru plaja Tataia se încadrează în procesele generale de echilibrare a întregului sector. Acumulările din partea sudică se datorează probabil redistribuirii sedimentelor submerse (de sub apă) și a celor de la interfața apă-uscat, prin modelarea în plan vertical a feței plajei.
Eforie Nord. Analiza evoluției liniei de țărm pentru perioada 2016-2023, pe baza datelor Sentinel-2
Secțiunea analizată din Eforie Nord a fost lărgită tot în a doua jumătate a anului 2015, având în prezent o lățime de până la 170-180 m. Primul profil (P1), trasat într-o zonă de relativă protecție față de valuri datorită epiului din nord, arată o tendință generală de acumulare, proces care este mai pregnant până în 2019.
Ulterior, zona intră mai degrabă într-o formă de echilibru. Cu cât ne deplasăm spre sud, mai departe de dig, cu atât rata de acumulare scade (P2), iar mai apoi dispare, lăsând locul doar unor fluctuații sezoniere (P3, P4 si P5). Ultimul profil (P6) arată o ușoară eroziune în primii doi ani, urmată de stabilizarea poziției liniei țărmului.
Datele satelitare sunt o soluție
Evident, astfel de sectoare de mici dimensiuni pot fi relativ ușor monitorizate și urmând metodele in-situ despre care am menționat, cu un grad de acuratețe mai ridicat. Să nu uităm însă: litoralul românesc are peste 240 km, o mare parte fiind sub semnul eroziunii. Pentru o evaluare unitară, care să permită și extragerea unor informații de arhivă, mergând înapoi în timp mai bine de 30 de ani, datele satelitare rămân singura soluție.
La aceasta se adaugă și avantajul aplicării unei metodologii uniforme, omogene, pentru tot setul de date și pentru tot sectorul costier, astfel încât rezultatele să poată fi comparate și inter-calibrate. Continuarea monitorizării satelitare pentru sectoarele în care s-au investit sume foarte mari pentru combaterea eroziunii este o modalitate la îndemână prin care pot fi validate aceste eforturi sau care pot semnala eventuale probleme.
Sorin Constantin
Este cercetător științific. Domeniile sale de interes se refera la aplicații ale teledetecției în mediul costier și marin, cu accent pe studiul proprietăților optice ale apei.
Le mulțumește colegilor Georgiana Anghelin, Ioan Daniel Șerban și Florin Tătui, care au contribuit la obținerea rezultatelor și au furnizat sugestii pentru îmbunătățirea acestui material.