Ciemna Strefa Gazy, ciemna Ukraina. Z orbitalnych obserwacji można wydobyć coś więcej niż tylko obraz ruin

Najpierw znikają pojedyncze światła. Później ciemnieją kwartały ulic, osiedla i dzielnice. W końcu nocna mapa miasta zaczyna przypominać archipelag na morzu ciemności. Tak wyglądała Strefa Gazy obserwowana przez satelity w kolejnych miesiącach wojny rozpoczętej jesienią 2023 r. Jeszcze przed konfliktem był to jeden z najgęściej zaludnionych fragmentów Bliskiego Wschodu – jasna plama rozciągnięta między Morzem Śródziemnym a pustynnym południem Izraela. Dwa lata później nocą przypominał miejsce stopniowo wyłączane z życia.

Zespół Daniele Rinaldo z University of Exeter i Jamona Van Den Hoeka z Oregon State University postanowił sprawdzić, czy z orbitalnych obserwacji można wydobyć coś więcej niż tylko obraz ruin. Interesowała ich skala gospodarczej destrukcji. Nie mieli dostępu do wiarygodnych statystyk ekonomicznych, danych bankowych ani tych pochodzących z badań terenowych. W warunkach wojny one przestają istnieć albo stają się elementem propagandy. Punktem wyjścia były więc dane radarowe z europejskich satelitów Sentinel-1.

Nie wykonują one zwykłych zdjęć – wysyłają impulsy radarowe i analizują sposób, w jaki odbijają się od powierzchni Ziemi. Dzięki temu „widzą” teren nocą, przez chmury, dym i pył unoszące się nad bombardowanymi miastami. Badacze porównywali kolejne radarowe opisy całych dzielnic (metoda nosi angielską nazwę coherent change detection), zbierane przez rok od października 2023 r. Zwarta zabudowa odbija fale w uporządkowany sposób. Po bombardowaniach ten porządek znika – gruzowiska, wypalone konstrukcje i zawalone ściany tworzą zupełnie inny wzór odbić.

Po analizie 62 serii danych radarowych Strefę Gazy podzielono na siatkę składającą się z setek komórek o powierzchni jednego kilometra kwadratowego. Dla każdej badacze obliczyli skalę zniszczeń. Po roku wojny ślady uszkodzeń wykryto w 82 proc. komórek, a zniszczeniu uległo niemal 68 proc. zabudowanej powierzchni. W niektórych częściach Strefy Gazy uszkodzona została praktycznie cała infrastruktura miejska. To, co wcześniej było gęstą tkanką miejską, zaczynało wyglądać jak teren po trzęsieniu ziemi.

Podwójna Strefa Gazy

Sama mapa ruin niewiele jednak mówi o gospodarce. Dlatego autorzy pracy połączyli dane radarowe z nocnymi zdjęciami wykonywanymi przez satelity pracujące w projekcie Black Marble. Oświetlenie miast jest w tym kontekście znakomitym wskaźnikiem: światła oznaczają działające elektrownie, handel, transport i produkcję przemysłową; gdy gasną, zwykle oznacza to kryzys. Dla każdego kilometrowego fragmentu badacze Gazy dysponowali już dwiema informacjami – skalą dewastacji przestrzeni oraz zmianą jej nocnej jasności.

Wówczas porównywali zmiany nocnej jasności w miejscach zdegradowanych i formalnie niezniszczonych. Dzięki temu mogli odfiltrować ogólny wpływ wojny i oszacować dodatkowy efekt wynikający bezpośrednio z bombardowań. W praktyce wyglądało to tak, jakby satelity obserwowały dwie równoległe Gazy. Wyniki były jednoznaczne. Średnia nocna jasność spadła o 68,5 proc., a w najbardziej zniszczonych rejonach – nawet o ponad 80 proc. Krótkie zawieszenie broni z listopada 2023 r. pozostawiło natychmiastowy ślad w danych satelitarnych. Jasność wzrosła wówczas o niemal dziewięć punktów procentowych.

Dopiero teraz można było przystąpić do szacowania strat ekonomicznych. Badacze wykorzystali wcześniejsze dane dotyczące relacji między poziomem nocnego oświetlenia a PKB i wydatkami gospodarstw domowych. Jeśli określony spadek nocnej radiancji odpowiadał wcześniej określonemu spadkowi produkcji lub konsumpcji, można było oszacować gospodarcze skutki wojny nawet bez dostępu do oficjalnych statystyk. Okazało się, że konflikt zniszczył ponad trzy czwarte gospodarki Strefy Gazy, a straty gospodarstw domowych przekroczyły 2,6 mld dol.

Podobne analizy zaczęto prowadzić również dla Ukrainy. Po rosyjskiej inwazji nocne zdjęcia satelitarne bardzo szybko ujawniły skalę uderzeń w infrastrukturę energetyczną. Szczególnie wyraźnie było to widać zimą 2022 i 2023 r., kiedy rosyjskie ataki rakietowe zaczęły niszczyć elektrownie i stacje przesyłowe. I miasta, które wcześniej świeciły jednolitym blaskiem, zaczęły fragmentami ciemnieć.

Charków stał się jednym z najbardziej sugestywnych przykładów. Jeszcze przed wojną był jasną plamą rozciągniętą przy granicy z Rosją. Po kolejnych atakach nocna jasność miasta gwałtownie spadła. Podobnie wyglądały nocne obrazy Kijowa, Odessy czy Dniepru. W Ukrainie nocne zdjęcia zaczęły pełnić funkcję niezależnego wskaźnika stanu państwa. Pokazywały nie tylko zasięg zniszczeń, lecz również skuteczność odbudowy sieci energetycznej. Gdy ekipy naprawcze przywracały zasilanie po rosyjskich atakach, światła wracały. Czasem po kilku dniach. Czasem po kilku tygodniach. Czasem jednak nie wróciły wcale.

Migająca Europa

To jednak tylko fragment znacznie szerszej historii. W kwietniu Tian Li i Zhe Zhu z University of Connecticut, Karen Sato z Yale University i współpracownicy opublikowali w „Nature” pierwszą globalną analizę codziennych zmian nocnego oświetlenia Ziemi obejmującą lata 2014–22. Przeanalizowali ponad milion obrazów satelitarnych zebranych w ramach programu Black Marble. Wyniki okazały się zaskakujące. Dotychczas dominowało przekonanie, że planeta stopniowo – wraz z rozwojem urbanizacji i elektryfikacji – staje się coraz jaśniejsza. Tymczasem okazało się, że zaczęła zachowywać się znacznie bardziej nerwowo. Jedne regiony jaśniały, inne ciemniały, a oba procesy coraz częściej zachodziły równocześnie.

„Nocą, czasami lepiej niż w dzień, widać na zdjęciach satelitarnych, jak duże są różnice w rozwoju poszczególnych rejonów i regionów świata. Można powiedzieć, że niektóre zjawiska cywilizacyjne i ekonomiczne ujawniają się dopiero w ciemnościach: rozmaite trendy długookresowe, ale też nagłe dołki i górki, kryzysy, kataklizmy, wojny i rozejmy” – mówi Sato. W badanym okresie intensywność sztucznego światła docierającego nocą z Ziemi do satelitów wzrosła o 16 proc. Ten uśredniony wynik mówi jednak niewiele o rzeczywistych zmianach. Z jednej strony są bowiem obszary coraz jaśniejsze, lecz z drugiej i takie, które wyraźnie w ostatniej dekadzie pociemniały.

Szybka urbanizacja i elektryfikacja przyczyniły się do gwałtownego rozjaśnienia wschodniej części Chin oraz północnych Indii, a także niektórych kawałków Afryki Subsaharyjskiej, gdzie nowe skupiska światła pojawiały się wokół głównych miast i dróg. Z kosmosu wyglądało to tak, jakby ciemny kontynent stopniowo pokrywał się siecią drobnych, rozproszonych iskier. Zarazem gwałtownie pociemniały Ukraina, Strefa Gazy, a także Wenezuela, która stopniowo gasła, pogrążając się w kryzysie gospodarczym i energetycznym. Ciekawie zrobiło się w Europie. Znaczna jej część również zaczęła stopniowo ciemnieć, lecz nie dlatego, że przeżywała gospodarczy regres, ale ponieważ przechodziła na energooszczędne oświetlenie LED i ograniczała zanieczyszczenie światłem. Francja zmniejszyła nocną radiancję aż o jedną trzecią.

Satelity dostrzegały też nagłe i głębsze, ale krótkotrwałe zjazdy, np. znaczne zmniejszenie jasności świateł w Europie pod koniec 2022 r., spowodowane ograniczeniami zużycia energii po rosyjskiej agresji na Ukrainę. Wyłączano wówczas część oświetlenia ulicznego i ograniczano wyświetlanie reklam. Wcześniej podobny efekt, szczególnie w Azji Wschodniej, spowodowała pandemia Covid-19. Na początku 2020 r. w wielu miejscach kuli ziemskiej noc po raz pierwszy od dekad zaczęła odzyskiwać część przestrzeni utraconej wcześniej na rzecz światła. „Nocne światła Ziemi na bieżąco wskazywały, co robili ludzie i jakim wstrząsom ulegały społeczeństwa, a było tych wstrząsów niemało w ostatniej dekadzie” – zauważa Sato.

Rozjaśniony kosmos

Program, bez którego cała ta rewolucja obserwacyjna nie byłaby możliwa, od kilkunastu lat rozwija NASA (nazwa nawiązuje do słynnego zdjęcia oświetlonej Ziemi zatytułowanego „Blue Marble”, wykonanego w 1972 r. z pokładu Apollo 17). Dawniej mapy nocnej Ziemi tworzono zazwyczaj na podstawie danych rocznych lub miesięcznych. Dobrze pokazywały długoterminowe trendy, ale umykały im krótkotrwałe zjawiska. Black Marble korzysta z codziennych obserwacji wykonywanych przez radiometry VIIRS umieszczone na trzech satelitach, wystrzelonych po kolei w 2011, 2017 i 2022 r. Instrumenty te rejestrują bardzo słabe źródła światła widzialnego i bliskiej podczerwieni. Algorytmy usuwają wpływ chmur, śniegu, światła Księżyca i innych zakłóceń. Dopiero po takich korektach powstaje niezwykle dokładny obraz nocnej aktywności ludzi.

Kiedy Słońce skryje się za horyzontem i nastają ciemności, my wcześniej czy później kładziemy się do swoich łóżek i pogrążamy we śnie. Ale nie satelity. One nigdy nie zasypiają. Obserwują nielegalne połowy ryb na oceanach, spalanie gazu na polach naftowych, awarie sieci energetycznych, skutki trzęsień ziemi i huraganów, tempo urbanizacji czy odbudowę miast po wojnach. Każda nowa droga, port, kopalnia albo osiedle zostawiają ślad widoczny z orbity. Tak samo jak każda wojna. I każda wielka inwestycja.

Historia naszej cywilizacji jest w dużej mierze historią stopniowego wypierania ciemności. Pokochaliśmy światło – dało nam poczucie komfortu i bezpieczeństwa. Najpierw był ogień, potem lampki oliwne, świece, gazowe latarnie i w końcu elektryczność. W XX w. wielkie miasta zaczęły świecić tak intensywnie, że ich łuny stały się widoczne z kosmosu. Inna sprawa, że z tego samego powodu kosmos stał się mniej widoczny dla nas.