Zdecydowanie najważniejszym i najgłośniejszym referatem podczas II Konferencji Smoleńskiej był ten wygłoszony przez prof. Cieszewskiego dotyczący brzozy smoleńskiej. Profesor udowodnił w nim, że drzewo było złamane już 5 kwietnia, a więc na 5 dni przed katastrofą! Poniżej szczegółowo opisujemy te wyniki.

W zeszłym roku prof. Cieszewski wraz z grupą naukowców opublikowali wyniki prac nad analizą zdjęć satelitarnych okolic smoleńskiego lotniska z 5, 11, 12 i 14 kwietnia 2010 r. Opisywaliśmy te wyniki wiosną (http://www.solidarni2010.pl/12964-o-katastrofie-smolenskiej-w-czasopismie-naukowym---analiza-zdjec-satelitarnych.html) oraz wczoraj (http://solidarni2010.pl/16625-ii-konferencja-smolenska-prof-cieszewski-o-dziwnych-jasnych-powierzchniach-na-zdjeciach-satelitarnych.html?PHPSESSID=4e4eb39bb9ede8c587893fb8e86d3736). Tegoroczne ustalenia nt. smoleńskiej brzozy wykorzystują te same zdjęcia satelitarne. W badaniach uczestniczyło sześciu autorów – poza profesorem Cieszewskim są to Thomas R. Jordan, Marguerite Madden, Roger C. Lowe, Arun Kumar oraz Pete Bettinger.

Sylwetki naukowe autorów

Chris Cieszewski jest absolwentem Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego, doktoryzował się w 1994 r. na University of Alberta, wg najpopularniejszej bazy danych o naukowcach – Web of Science – jest autorem 46 publikacji naukowych w prestiżowych czasopismach (baza uwzględnia jedynie takie), a jago h-indeks liczony na podstawie ilości publikacji oraz ilości ich cytowań wynosi 11. Jest to bardzo dobry wynik świadczący o jego ugruntowanej pozycji w świecie nauki. Dla porównania na liście laureatów w dziedzinach nauk ścisłych i nauk technicznych Nagrody Fundacji na rzecz Nauki Polskiej można znaleźć zarówno naukowców o h-indeksie ponad 50 jak i takich o h-indeksie równym 7 bądź 8 – wszystko zależy od dziedziny, jaką się zajmują. Nagroda ta jest zwana polskim Noblem i przyznawana corocznie od 1992 r. naukowcom za szczególne osiągnięcia i odkrycia naukowe.

Zainteresowania naukowe prof. Cieszewskiego to m.in. matematyczne i obliczeniowe leśnictwo oraz nieliniowe modelowanie. Kilka ze swoich prac poświęcił zagadnieniom związanym z pozyskiwaniem danych o lasach ze zdjęć satelitarnych, np. Qingmin Meng, Chris Cieszewski, Marguerite Madden, „Large area forest inventory using Landsat ETM+: a geostatistical approach”, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 64, 2009 r. lub Qingmin Meng, Chris Cieszewski, Marguerite Madden, Bruce Borders, „A linear mixed-effects model of biomass and volume of trees using Landsat ETM+ images”, Forest Ecology and Management 244, 2007 r. Pierwsza z tych wg Web of Science doczekała się już 8 cytowań, a druga 12 i jest 11. najczęściej cytowaną pracą autora. Zatem z całą pewnością te zagadnienia znajdują się wśród jego zainteresować i jest on ekspertem w dziedzinie zdjęć satelitarnych obszarów leśnych.

Wśród pozostałych autorów warto wymienić Marguerite Madden, która wg Web of Science jest autorką 24 prac, ma h-index równy 8, a dwie wymienione powyżej prace są kolejne 8. i 4. na jej liście najczęściej cytowanych. Pete Bettinger ma 63 prace i h-index równy 16. Z kolei Thomas R. Jordan specjalizujący się w analizie zdjęć satelitarnych (dwie jego najczęściej cytowane prace, pierwsza 54, a druga 40 razy, dotyczą właśnie tej tematyki) z h-indeksem równym 8 jest jednym z najlepszych ekspertów w tej dziedzinie.

Opis rezultatów

Zespół profesora Cieszewskiego postawił sobie za cel zlokalizowanie smoleńskiej brzozy na zdjęciach satelitarnych. Wbrew pozorom nie było to wcale takie łatwe, gdyż obie komisje podały różne współrzędne GPR miejsca, w którym rosło drzewo (co więcej, jeszcze inne współrzędne podaje wikipedia). Oczywiście znalezienie na zdjęciu satelitarnym pojedynczego drzewa nie jest łatwe – początkowo naukowcom wydawało się to niemożliwe. Jednak pomocny okazał się film nakręcony przez lotniarza przelatującego bezpośrednio nad miejscem katastrofy [por. film poniżej].

Z filmu można wyjąć kadr pokazujący brzozę dokładnie od góry [por. fot. 1], a więc można na nim wykonać obliczenia geometryczne bez konieczności uwzględniania nieznanego nam i trudnego do dokładnego oszacowania kąta, pod jakim zrobione zdjęcie. Jednak najpierw należy zauważyć, że na kadrze widać róg budy stojącej obok złamanej brzozy. Ta buda nadaje się na punkt odniesienia. Ponieważ nie jest znana wysokość, na jakiej leciał lotniarz, nie możemy z filmu bezpośrednio uzyskać odległości drzewa od rogu budy. W tym celu należy się posłużyć dowolnym zdjęciem wykonanym z powierzchni ziemi w kierunku prostopadłym do płaszczyzny wyznaczonej przez te obiekty i pokazującym je [por. fot. 2] – wiele takich zdjęć można znaleźć w internecie. Za wzorzec długości prof. Cieszewski przyjął krzyż o znanej wysokości oparty o złamaną brzozę i widoczny na takich zdjęciach [por. fot. 3]. Na tej podstawie stosując zwykłe proporcje obliczył odległość brzozy od rogu budy, którą następnie mógł nanieść na kadr z filmu lotniarza. Znając tą odległość pozostało jedynie wyznaczyć kierunek od rogu budy, w którym należy szukać brzozy. Po kilku prostych obliczeniach geometrycznych uzyskujemy siatkę z obrysem całej budy, którą następnie można nałożyć na zdjęcie satelitarne i dopasować kontury budy (obracając i przeskalowując siatkę). W miejscu, gdzie na siatce mamy zaznaczoną brzozę powinniśmy zobaczyć ją również na zdjęciu satelitarnym.

Oczywiście wiele tych obliczeń jest niedokładnych (chociażby z tego powodu, że nigdy nie wiemy, czy zdjęcie z powierzchni ziemi jest zrobione dokładnie prostopadle do płaszczyzny wyznaczonej przez drzewo i budę). Prof. Cieszewski użył wielu takich zdjęć i przyjął średnią z odległości, jakie uzyskał. Jest to nadal obarczone błędem, aczkolwiek należy pamiętać, że jeden piksel na zdjęciu satelitarnym odpowiada 50 cm na powierzchni ziemi – przy takim zestawieniu wszelkie ten błąd nie ma absolutnie żadnego wpływu na wynik końcowy.

Po tych wszystkich czynnościach okazało się, że na zdjęciu z 26 stycznia 2010 r. w miejscu, gdzie spodziewano się brzozy obraz jest ciemny (ponieważ korona drzewa przysłania pień). Zdjęcia z 11 i 12 kwietnia są do siebie podobne – widać na nich jasny piksel w miejscu pnia (brzozy po ścięciu wydzielają wiele soków, które są dobrze widoczne z satelity w postaci jasnych punktów) oraz kilka innych jasnych pikseli rozłożonych pomiędzy budą a pniem (jest to złamana część drzewa z widoczną jasną korą). Co najciekawsze, zdjęcie z 5 kwietnia jest podobne do tych z 11 i 12 kwietnia (widać jasny piksel oraz kilka innych pomiędzy nim a budą) – zdecydowanie nie przypomina zaś zdjęcia z 26 stycznia, na którym nie ma w ogóle jasnych punktów w interesującym nas obszarze [por. fot. 4]. Zatem brzoza była złamana już 5 kwietnia! Ze zdjęć można nawet dostrzec, że złamana część drzewa lekko się osuwa (na kolejnych zdjęciach widać ją odrobinę dalej od pnia).

Drugiego dnia konferencji w trakcie przerwy obiadowej odbyły się warsztaty, podczas których profesor pokazał w skrócony sposób drogę do odszukania brzozy na zdjęciach satelitarnych. Jest to bardzo proste – znając całą procedurę wystarczy dysponować odpowiednim programem komputerowym (autor użył darmowego programu dostępnego w sieci SketchUp Pro: http://www.sketchup.com/products/sketchup-pro) oraz posiadać elementarną wiedzę z geometrii. Nie wymaga to nawet żadnej specjalistycznej wiedzy! Jedyną barierą mogą być koszty rzędu kilkuset dolarów uzyskania komercyjnej wersji zdjęć satelitarnych.

Wnioski

Podczas konferencji odbyła się dyskusja, w której szeroko komentowano referat prof. Cieszewskiego. Prof. Marek Czachor z Politechniki Gdańskiej uznał ten wynik za najważniejszy odkąd naukowcy badają sprawę katastrofy smoleńskiej. Zaznaczył przy tym, że zgodnie z regułami przyjętymi w świecie nauki, powinien on zostać jeszcze powtórzony w innym ośrodku przez odrębną grupę naukowców. Sam autor mówił o swoim przekonaniu, że wkrótce pojawią się zdjęcia dezawuujące jego wyniki – stojącej brzozy rzekomo jeszcze sprzed 10 kwietnia. Wielu uczestników dyskusji wyraziło przekonanie, że nie ma już sensu dalej traktować poważnie teorii o oderwaniu skrzydła samolotu w wyniku uderzenia w brzozę. Najdobitniej ujął to Dariusz Fedorowicz ze stowarzyszenia rodzin smoleńskich: „Jeżeli coś wygląda jak pomidor, smakuje jak pomidor, ma skład chemiczny pomidora, to dlaczego wmawia się nam, że jest to burak? Czy ktoś z nas nie chce robić buraków?”.

Warto w tym miejscu zaznaczyć, że z uwagi na wagę tego wyniku należałoby powtórzyć badania grupy prof. Cieszewskiego w innym ośrodku oraz uwzględnić w analizie jeszcze więcej zdjęć sprzed kwietnia 2010 r.

Należy się zgodzić z prof. Czachorem, że jest to najważniejsze ustalenie od czasu katastrofy. Jest tak z uwagi na co najmniej trzy aspekty:

• Rezultat prof. Cieszewskiego jest niepodważalny. W przypadku symulacji prof. Biniendy zawsze pozostawały pewne wątpliwości związane np. z lokalnym zużyciem materiału (mogło się zdarzyć, że z jakiegoś powodu skrzydło w miejscu uderzenia było osłabione w wyniku długotrwałej eksploatacji, czego symulacja teoretyczna nie była w stanie uwzględnić) – zdjęcie satelitarne daje nam wynik zerojedynkowy, pewny, a nie jedynie probabilistyczny (tzn. mówiący, że pewne zdarzenie jest mało prawdopodobne). Ponadto nawet publikacja zdjęć stojącej brzozy lub relacje świadków nie są w stanie podważyć ustaleń prof. Cieszewskiego – świadkowie, nawet zakładając brak jakichkolwiek nacisków na nich, po tak długim czasie mogą źle pamiętać pewne szczegóły, zwłaszcza, że wtedy jeszcze nie wiedzieli o ich wadze.
• Pokazuje, że teoria o smoleńskiej brzozie była wyssana z palca – skoro brzoza była złamana już wcześniej, to jedynym powodem, dla którego wciąż traktowano tę teorię poważnie był fakt, że stała się podstawą dwóch oficjalnych raportów – w sferze faktów nic za nią nie przemawiało i zaraz po katastrofie obie komisje mogły to z łatwością ustalić dokonując oględzin terenu.
• Konsekwencją faktu obalenia teorii o brzozie, w połączeniu z rozkładem szczątków samolotu na ziemi, jest stwierdzenie, że samolot rozpadł się w powietrzu bez kontaktu z przeszkodami. Wobec tego co innego musiało spowodować jego rozpad – ciężko wyobrazić sobie inny scenariusz niż wybuch (bądź w wyniku zamachu, bądź np. poważnej usterki).