De kolenindustrie is de afgelopen tien jaar mogelijk achteruitgegaan door de opkomst van goedkoop aardgas, maar er vindt nog steeds een mijnbouwmethode plaats die bergtopverwijdering wordt genoemd, vooral in centraal Appalachia.

Een nieuwe webgebaseerde kaarttool toont, gedetailleerder dan ooit tevoren, het land dat elk jaar wordt blootgelegd door steenkoolwinning op een bergtop in de centrale Appalachen, meer dan drie decennia teruggaan.

De tool maakt gebruik van satellietbeelden om de jaarlijkse omvang van mijnbouwactiviteiten in een vierstatengebied te identificeren en in kaart te brengen, inclusief delen van Kentucky, Tennessee, Virginia en West-Virginia.

In het journaal PLOS EEN , onderzoekers schatten dat tussen 1985 en 2015 gemiddeld 21, In de centrale Appalachen werd elk jaar 10.000 acres omgezet in kale aarde en puin - een gebied dat ongeveer half zo groot was als Washington, gelijkstroom

Deze analyse plaatst de totale schatting sinds de jaren zeventig op ongeveer 1,5 miljoen hectare. "Dat is een gebied dat 18 procent groter is dan de staat Delaware, en slechts 3 procent kleiner dan Everglades National Park, " zei eerste auteur Andrew Pericak, die het onderzoek deed in het laboratorium van biologieprofessor Emily Bernhardt aan de Duke University.

Mijnbouw op bergtop is een vorm van mijnbouw waarbij kolenmijnen het bos kappen vanaf een heuveltop, gebruik vervolgens explosieven en zware machines om door de grond en het gesteente te schieten en te graven en de onderliggende kolenlagen bloot te leggen. Het overgebleven gesteente en puin wordt in aangrenzende valleien geduwd, het begraven van stromen onder honderden meters puin genaamd "valley fill".

Voorstanders zeggen dat het proces mijnbouwbedrijven in staat stelt ondiepe kolenlagen te oogsten die ze niet kunnen bereiken via traditionele ondergrondse mijnbouw. Maar groeiend wetenschappelijk bewijs suggereert dat het ook bossen vernietigt, vult de lucht met schadelijk stof en vervuilt nabijgelegen stromen.

Het bepalen van het tijdstip en de omvang van mijnbouwactiviteiten is cruciaal voor het beoordelen en verminderen van deze milieu- en menselijke effecten, zei co-auteur Matthew Ross, eerder bij Duke en nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill.

Maar betrouwbaar, up-to-date schattingen van de voetafdruk van de mijnbouw zijn moeilijk te verkrijgen. In een bepaald jaar, een mijnbouwonderneming mag slechts in een gedeelte van het op hun mijnbouwvergunning vermelde gebied opereren. Eerdere inspanningen hebben dagbouw in Appalachia in kaart gebracht met behulp van satellietbeelden, maar deze kaarten zijn sinds 2006 niet meer bijgewerkt, en geef slechts om de 10 jaar een momentopname van mijnbouw, in plaats van van jaar tot jaar.

De tool ontwikkeld door Duke-onderzoekers, werken met partners bij de non-profitorganisaties SkyTruth en Appalachian Voices, onthult waar mijnbouw op een fijnere tijdschaal aan de gang is, en maakt het gemakkelijker om de gegevens actueel te houden.

Het team gebruikte het Google Earth Engine-cloudcomputerplatform om satellietbeelden van de Amerikaanse overheid te verwerken van zichtbaar en onzichtbaar licht dat door het aardoppervlak wordt weerkaatst. genomen over 31 opeenvolgende jaren in een gebied van 74 provincies.

Elke pixel in 10, 240 satellietbeelden, teruggaand naar 1985, werd geanalyseerd door een computeralgoritme dat reflectiegegevens gebruikte om de "groenheid" van elk vierkantje van het beeld te bepalen, die een vierkant van 100 bij 100 voet van de aarde vertegenwoordigt.

Een verzameling pixels die grotendeels verstoken leek van vegetatie en geen deel uitmaakte van een stad, weg of waterlichaam werd bestempeld als een gebied waar dat jaar waarschijnlijk mijnbouw plaatsvond, met een nauwkeurigheid van ten minste 83 procent in een bepaald jaar.

"Het duurde slechts enkele minuten om de dataset uit te voeren, "Zei Pericak. "Het is een enorme tijdwinst."

Het team combineerde ook hun schattingen van het mijngebied met eerder gepubliceerde gegevens over steenkoolproductie. In de jaren tachtig en negentig, ze vonden, elke 100 vierkante meter land in de regio leverde een ton steenkool op. tegen 2010, echter, kolenbedrijven moesten ongeveer 160 vierkante voet per ton opruimen en opblazen, en tegen 2015, het nam meer dan 300 vierkante voet in beslag.

"Er is meer land nodig om dezelfde hoeveelheid steenkool te krijgen dan in het verleden, ' zei Perikak.

De resultaten komen overeen met wat geologen sinds het midden van de jaren negentig hebben gewaarschuwd - dat als dikker, meer toegankelijke steenkoollagen worden gedolven, de verhouding van afvalgesteente en aarde tot steenkool zal toenemen, samen met de bedrijfskosten, zei Roos.

Senior co-auteur Emily Bernhardt zegt dat de bijgewerkte kaarten onderzoekers zullen helpen om nauwkeurigere schattingen te maken van de kosten en baten van mijnbouw op de bergtop. en hoe het zich verhoudt tot andere vormen van extractie van hulpbronnen.

"Elke wetenschapper die geïnteresseerd is in het bestuderen van de effecten van mijnbouw op bergtoppen, kan nu precies zien waar mijnen zich in het landschap bevinden en hoe lang die effecten actief zijn geweest. " zei Bernhardt, die de gegevens gebruikt om nauwkeuriger te begrijpen hoe mijnbouw op bergtop de waterkwaliteit beïnvloedt, hoe ver de effecten zich stroomafwaarts uitstrekken en hoe lang ze aanhouden.

Michael Hendryx, professor aan de universiteit van Indiana, die niet bij het onderzoek betrokken was, heeft de bijgewerkte kaarten gebruikt om de blootstelling aan luchtverontreiniging en andere gezondheidseffecten te beoordelen bij mensen die in de buurt van actieve mijnsites wonen, vergeleken met mensen die verder weg wonen.

"Het biedt het publiek ook een betere mogelijkheid om mijnbouwactiviteiten te controleren om ervoor te zorgen dat ze zich houden aan de voorwaarden in hun vergunningen, "Zei co-auteur Christian Thomas van SkyTruth. "Elke nieuwe problemen die zich voordoen, kunnen mogelijk effectiever worden aangepakt en gecorrigeerd met deze jaarlijkse blik op de regio."

Thomas zegt dat SkyTruth van plan is de gegevens te gebruiken om de effectiviteit van terugwinningsinspanningen te meten nadat de mijnbouw is gestopt. "Dit is de sleutel om de regio te helpen herstellen van deze erfenis van mijnbouw en de overgang naar een niet-mijnbouwtoekomst, "zei Tomas.

De gegevens en computercode zijn voor iedereen gratis te gebruiken, en toekomstige mijnbouwactiviteiten kunnen snel aan de dataset worden toegevoegd wanneer nieuwe satellietbeelden beschikbaar komen, zei Pericak.