Droner hjælper med at bygge bro over hullerne i vurderingen af ​​den globale forandring

Når Jorden varmer, satellitbilleder sender stærke tegn på arktisk grønt. Men et grønnere signal er større kompleksitet. Klimaændringer bringer en grundkrig til tundraen, da planter konkurrerer om dominans. I mange tundraområder, højere buske invaderer områder, når de er bare - eller med kort dækning - fra lignende planter som lav. Forståelse af ændringer i arktisk vegetation er afgørende for at forstå kulstoflagrings- og feedbackmekanismer for at hjælpe med at forbedre modellerne for klimaændringer.

Men afsløring af detaljerede detaljer er udfordrende i et miljø, der er fjernt, vanskelig tilgængelig og tyndt befolket. I årtier, fjernmåling har givet arktiske øjne på himlen, men med ulemper. Økologer udfordres med at forsøge at ekstrapolere finskala-mønstre fra grovkornet satellitobservationer. Ny forskning tyder på, at droner kan hjælpe med at bygge bro mellem uoverensstemmelser i skalaen.

Meget af beviserne for arktisk grønnere kommer fra data fra satellitter, der kredser om Jorden siden 1970'erne. Satellitdata giver en opløsning i grov skala. Pixelstørrelser kan svare til områder så store som 64 kvadratkilometer, forklarer vegetationsøkolog Isla Myers-Smith ved University of Edinburgh.

I modsætning, i næsten to årtier på Qikiqtaruk i Canadas Yukon -område, Myers-Smiths forskerhold har kvantificeret ændringer i arktisk vegetation i kvadratmeter store parceller på størrelse med et sofabord. År efter år, hendes team tabte 100 pins i hvert plot, optagelse af hver plante, blad og stilk stifterne kontakt. Det er omhyggeligt arbejde. At vurdere hver firkant tager timer.

Men tundraen er enorm. Kun små arktiske fragmenter kan undersøges så detaljeret. Det overordnede grønnesignal, der leveres af satellitter - det normaliserede forskelsvegetationsindeks (NDVI) - er umiskendeligt, men vokser planterne større? Trænger forskellige planter ind? Er ændringer homogene? Disse spørgsmål intrigerer tundraøkologer, der ønsker at vide, hvad der sker på jorden.

Det er svært at skalere fra kvadratmeter plots til, hvad satellitter ser over store rumlige omfang. "Du ender med det hul imellem, "siger Andrew Cunliffe, stipendiat ved University of Exeter i Storbritannien. Han ledede en nylig undersøgelse om dette hul, udgivet i Environmental Research Letters. Medforfatter med Myers-Smith og tre andre, undersøgelsen repræsenterer en bredere indsats for at bygge bro mellem huller ved hjælp af droner.

Slibning af Fuzzy Lens

Satellitter fortæller os om Arktis, "men gennem en uklar linse, "siger studieforfatter Jeff Kerby ved Aarhus Universitet i Danmark. Satellitdata fra 1970'erne og 1980'erne kan være nyttige, men "pixel er måske på størrelse med Manhattan, "siger han." Fra disse satellitdata, vi har tegn på forandring, bare ikke oplysningerne til at forstå ændringen. "

High-Latitude Drone Ecology Network opretter en standardiseret protokol til overvågning af tundravegetation. Tundraen er et svingende og komplekst økosystem, med klimavariabler, der påvirker nøjagtig fortolkning af satellitdata. Arktisk snedække kan forekomme når som helst på året og skjule, hvad der sker med planterne herunder. Ofte overskyet, Arktis er også mørkt i et halvt år. Når den er til stede, vinklen på det arktiske sollys kan skabe enorme skygger. "Skygger er gode, hvis du tager landskabsbilleder for sjov, men dårligt, hvis du forsøger at forstå planter med en computer, "Siger Kerby. En grøn plante i skygge ser ikke grøn ud.

Indtast dronen. Selv når den er udstyret med ganske enkel, digitale kameraer på hylden, droner kan skabe et klart billede af, hvad der sker på jorden. Billeder af det samme fra forskellige vinkler, syet sammen, kan producere 3D -modeller. Kerby og Myers-Smith har dannet High-Latitude Drone Ecology Network, oprettelse af en standardiseret protokol til overvågning af tundravegetation.

Oprindeligt skeptisk over for nytten af ​​droner, Northern Arizona Universitys Scott Goetz, som ikke var involveret i den nylige undersøgelse, er nu overbevist om deres værdi. "Skala er et af de centrale spørgsmål med fjernmåling, "siger Goetz, videnskabelig leder af NASA's Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) og stedfortrædende hovedforsker for videnskab om NASA's Global Ecosystem Dynamics Investigation.

Et komplet billede er ikke muligt med feltmålinger alene, men at forbinde satellitfjernmåling med feltdata har været en lang og udfordrende vej, Goetz forklarer, bemærker også, at fjernopfattelsesopløsningen forbedres. "Det er ikke, at NDVI ikke virker, eller at vi ikke kan overvåge [plantevækst] på en systematisk måde. Det er mere et spørgsmål om den komponent i systemet, som du vil måle."

NDVI -data, fundet Cunliffe og samarbejdspartnere, fungerede dårligt, når det kom til at angive plantebiomasse, fordi denne bredt målte indikator for grønhed ikke skelner mellem små grønne organismer som mos eller lav og større former som buske.

Alemu Gonsamo, en fjernsensor for vegetation og klimaændringer ved McMaster University i Canada, som ikke var involveret i den aktuelle undersøgelse, siger, at hvis drone-afledte strukturelle foranstaltninger er korrekt integreret med lidar- og grønhedsforanstaltninger, "de giver en hidtil uset mulighed for at overvåge ændringer både i tundragrønhed og baldakinstruktur som baldakinhøjde og biomasse over jorden."

Når det kommer til nytte af droner i denne sammenhæng, folk er lige begyndt, siger Northern Arizona Universitys Logan Berner, en samarbejdspartner om NASAs ABoVE -projekt. Om Cunliffes undersøgelse, Berner, som leder en undersøgelse, der vurderer Landsat NDVI -tendenser på tværs af det arktiske tundrabiom siden 1980'erne, siger, "Der er et enormt potentiale for den slags arbejde, de har udført for at forbedre vores forståelse for, hvad disse ændringer i tundragrønhed betyder, hvorfor de sker, og hvordan Arktis kan ændre sig i fremtiden. "

Denne historie dukkede oprindeligt op i Eos og genudgives her som en del af Dækker klima nu , et globalt journalistisk samarbejde, der styrker dækningen af ​​klimahistorien.