Використання даних Sentinel-2 для компенсаційного моніторингу поверхневих вод України в умовах воєнного стану
Анотація
Мета. Наукове обґрунтування можливостей використання даних Sentinel-2 як компенсаційного компонента екологічного моніторингу поверхневих вод України в умовах воєнного стану.
Методи. Концептуально-аналітичний характер дослідження поєднує структурно-функціональний аналіз традиційної системи моніторингу поверхневих вод, порівняльну оцінку контактних і дистанційних методів спостереження, аналіз вимог Водної рамкової директиви ЄС, технічну інтерпретацію можливостей мультиспектрального сенсора Sentinel-2 MSI та демонстраційний аналіз супутникових сцен зони Каховського водосховища
Результати. . Для ілюстрації компенсаційного потенціалу дистанційного зондування Землі використано сцени Sentinel-2 L2A до та після руйнування Каховської греблі, зокрема візуалізації у режимі True color і розрахунок NDWI для виділення залишкових водних масивів та трансформованих руслових елементів. Визначено три основні виміри прогалини екологічних даних, що виникає в умовах війни: просторовий, часовий та аналітичний. Показано, що Sentinel-2 не замінює лабораторний контроль якості води, але може забезпечувати регулярний просторово-часовий скринінг великих водних об’єктів, оперативне виявлення змін водної поверхні, картографування зон затоплення або висихання, попередню індикацію каламутності та визначення ділянок для пріоритетної польової валідації. На прикладі Каховського водосховища продемонстровано, що супутникові сцени дозволяють фіксувати масштабну трансформацію водного об’єкта після втрати наземного доступу, зокрема спрацювання водосховища, оголення донних відкладів і формування залишкових водойм.
Висновки. Найбільш обґрунтованою для воєнного та повоєнного періодів є інтегрована модель моніторингу, у якій Sentinel-2 виконує функцію компенсаційного просторово-часового контуру, індексний аналіз забезпечує первинне виявлення змін, машинне навчання може підтримувати автоматизовану класифікацію сцен після належної валідації, а лабораторний контроль залишається основою метрологічно підтвердженої оцінки якості води.
Завантаження
Посилання
European Parliament & Council of the European Union. (2000). Directive 2000/60/EC establishing a framework for Community action in the field of water policy. Retrieved from https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CElex:32000L0060
World Health Organization. (2022). Guidelines for drinking-water quality (4th ed., incorporating the 1st and 2nd addenda). Retrieved from https://www.who.int/publications/i/item/9789240045064
Verkhovna Rada of Ukraine. (1995). Water Code of Ukraine. https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/213/95-вр Retrieved from (in Ukrainian)
United Nations Economic Commission for Europe. (2024). Policy and technical brief on use of Earth observations to assess ecosystems damage in Ukraine. Retrieved from https://unece.org/sites/default/files/2024-05/Policy%20and%20technical%20brief%20on%20use%20of%20Earth%20observations%20to%20assess%20ecosystems%20damage%20in%20Ukraine.pdf
National Academy of Sciences of Ukraine. (2023). Ecological consequences of the destruction of the Kakhovka dam during the war in Ukraine. Retrieved from https://www.nas.gov.ua/news/kahovska-katastrofa-matime-viddaleni-ekologichni-naslidki (in Ukrainian)
Regional Activity Centre for Specially Protected Areas. (2024). Large-scale pollution, littering and de-salination of the Black Sea. Retrieved from https://rac.org.ua/wp-content/uploads/2024/06/racse-kahovka-resume-ukr-2024.pdf (in Ukrainian)
Spears, B. M., Harpham, Q., Brown, E., et al. (2024). A rapid environmental risk assessment of the Kakhovka Dam breach during the Ukraine conflict. Nature Ecology & Evolution, 8, 834–836. https://doi.org/10.1038/s41559-024-02373-0
Shumilova, O., et al. (2025). Environmental effects of the Kakhovka Dam destruction by warfare in Ukraine. Science, 387, 1181–1186. https://doi.org/10.1126/science.adn8655
Jiang, D., Khokhlov, V., Tuchkovenko, Y., et al. (2025). The biogeochemical response of the north-western Black Sea to the Kakhovka Dam breach. Communications Earth & Environment, 6, 185. https://doi.org/10.1038/s43247-025-02153-z
European Space Agency. Sentinel-2. https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel-2
Copernicus Data Space Ecosystem. Sentinel-2 documentation. Retrieved from https://documentation.dataspace.copernicus.eu/Data/SentinelMissions/Sentinel2.html
Drusch, M., Del Bello, U., Carlier, S., et al. (2012). Sentinel-2: ESA’s Optical High-Resolution Mission for GMES Operational Services. Remote Sensing of Environment, 120, 25–36. https://doi.org/10.1016/j.rse.2012.01.014
Gholizadeh, M. H., Melesse, A. M., & Reddi, L. A. (2016). A comprehensive review on water quality parameters estimation using remote sensing techniques. Sensors, 16(8), 1298. https://doi.org/10.3390/s16081298
Goodrich, S., Schaeffer, B., Meyers, K., et al. (2026). Sentinel-2 for chlorophyll-a water quality moni-toring: A review of validation evidence and application potential. International Journal of Remote Sensing. https://doi.org/10.1080/01431161.2026.2637851
Tian, S., Guo, H., Xu, W., et al. (2023). Remote sensing retrieval of inland water quality parameters using Sentinel-2 and multiple machine learning algorithms. Environmental Science and Pollution Re-search, 30, 18617–18630. https://doi.org/10.1007/s11356-022-23431-9
Toming, K., Kutser, T., Laas, A., Sepp, M., Paavel, B., & Nõges, T. (2016). First experiences in mapping lake water quality parameters with Sentinel-2 MSI imagery. Remote Sensing, 8(8), 640. https://doi.org/10.3390/rs8080640
Chowdhury, M., Vilas, C., van Bergeijk, S., Navarro, G., Laiz, I., & Caballero, I. (2023). Monitoring turbidity in a highly variable estuary using Sentinel 2-A/B for ecosystem management applications. Frontiers in Marine Science, 10, 1186441. https://doi.org/10.3389/fmars.2023.1186441
McFeeters, S. K. (1996). The use of the Normalized Difference Water Index (NDWI) in the delineation of open water features. International Journal of Remote Sensing, 17(7), 1425–1432. https://doi.org/10.1080/01431169608948714
Xu, H. (2006). Modification of Normalised Difference Water Index (NDWI) to enhance open water features in remotely sensed imagery. International Journal of Remote Sensing, 27(14), 3025–3033. https://doi.org/10.1080/01431160600589179
Bid, S., & Siddique, G. (2019). Identification of seasonal variation of water turbidity using NDTI method in Panchet Hill Dam, India. Modeling Earth Systems and Environment, 5, 1179–1200. https://doi.org/10.1007/s40808-019-00609-8
Mishra, S., & Mishra, D. R. (2012). Normalized difference chlorophyll index: A novel model for re-mote estimation of chlorophyll-a concentration in turbid productive waters. Remote Sensing of Envi-ronment, 117, 394–406. https://doi.org/10.1016/j.rse.2011.10.016
Dosovitskiy, A., Beyer, L., Kolesnikov, A., et al. (2021). An Image is Worth 16x16 Words: Transform-ers for Image Recognition at Scale. ICLR 2021. Retrieved from https://arxiv.org/abs/2010.11929
Vaswani, A., Shazeer, N., Parmar, N., et al. (2017). Attention Is All You Need. Advances in Neural In-formation Processing Systems, 30. Retrieved from https://arxiv.org/abs/1706.03762
Lewis, P., Perez, E., Piktus, A., et al. (2020). Retrieval-Augmented Generation for Knowledge-Intensive NLP Tasks. Advances in Neural Information Processing Systems, 33, 9459–9474. Retrieved from https://arxiv.org/abs/2005.11401
Lischenko, L., Kozlova, A., & Andreiev, A. (2025). Mapping of the spatiotemporal transformations of the former Kakhovka reservoir bed after dam destruction using Sentinel-2 satellite imagery. Ukrainian Journal of Remote Sensing, 12(4), 29–37. https://doi.org/10.36023/ujrs.2025.12.4.296
European Union. Copernicus Emergency Management Service. Retrieved from https://emergency.copernicus.eu/
European Environment Agency. (2021). European waters – Assessment of status and pressures 2021. Retrieved from https://www.eea.europa.eu/publications/european-waters-assessment-2021
Авторське право (c) 2026 Максименко В. О.
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
