NASA undersøger orkanskader i Puerto Ricos -skovene

Den 20. september, 2017, Orkanen Maria tønder over Puerto Rico med vind på op til 155 miles i timen og voldsom regn, der oversvømmede byer, slog kommunikationsnetværk ud og ødelagde elnettet. I de forrevne centrale bjerge og det frodige nordøst, Maria udløste sin raseri, da voldsomme vinde fuldstændigt afløste de tropiske skove og brød og rev træer op med rødderne. Kraftig nedbør udløste tusinder af jordskred, der slog hen over skår af stejle bjergskråninger.

I april rejste et team af NASA -forskere til Puerto Rico med luftbåren instrumentering for at undersøge skader fra orkanen Maria til øens skove.

"Fra luften, omfanget af orkanens skader var opsigtsvækkende, "sagde NASAs jordforsker Bruce Cook, der ledede kampagnen. "Den tætte, sammenhængende baldakiner, der overdækkede øen, før stormen blev reduceret til et virvar af væltede træer og isolerede overlevende, frataget deres grene. "

NASAs jordobservationssatellitter overvåger verdens skove for at opdage sæsonbetonede ændringer i vegetationsdækningen eller pludselige skovtab som følge af skovrydning, men på rumlige og tidsskalaer, der er for grove til at se ændringer. For at få et mere detaljeret udseende, NASA fløj et luftbåren instrument kaldet Goddard's Lidar, Hyperspektral og termisk billedbehandler, eller G-LiHT. Fra maven på et lille fly, der flyver tusinde fod over træerne, G-LiHT indsamlede flere målinger af skove på tværs af øen, herunder fotografier i høj opløsning, overfladetemperaturer og vegetationens højder og struktur.

U.S. Forest Service, U.S. Fish and Wildlife Service, Federal Emergency Management Agency og NASA gav finansiering til den luftbårne kampagne.

Holdet fløj mange af de samme spor med G-LiHT, som det havde i foråret 2017, måneder før orkanen Maria landede, som en del af en undersøgelse af, hvordan tropiske skove vokser frem på forladt landbrugsjord. Før-og-efter-sammenligningen viser, at skove på tværs af øen stadig trænger sig fra orkanens påvirkning.

Ved hjælp af lidar, et spændende system, der affyrer 600, 000 laserimpulser pr. Sekund, holdet målte ændringer i højden og strukturen i de puertoricanske skove. Skaden er håndgribelig. Skove nær byen Arecibo på den nordlige side af øen vokser på kalkstensbakker med lidt jord for at stabilisere træer. Som resultat, orkanen knækkede eller fjernede 60 procent af træerne der. I nordøst, på skråningerne af El Yunque National Forest, orkanen trimmede skovene, reducere deres gennemsnitlige højde med en tredjedel.

Data fra G-LiHT bruges ikke kun til at fange tilstanden på øens skove; det er et vigtigt forskningsværktøj for forskere, der sporer, hvordan skovene ændrer sig, når de kommer sig efter en så stor begivenhed.

"[Orkanen] Maria trykkede på reset -knappen på mange af de forskellige processer, der udvikler skove over tid, "sagde Doug Morton, en jordforsker ved NASAs Goddard Spaceflight Center og G-LiHT medforsker. "Nu ser vi mange af disse processer i hurtige fremadgående hastigheder, da store områder af øen er ved at komme sig, med overlevende træer og nye frøplanter, der soler sig i fuld sollys. "

Blandt de områder, som holdet fløj omfattende over, var El Yunque National Forest, som orkanen Maria ramte for fuld kraft. U.S. Forest Service forvalter El Yunque, en tropisk regnskov, samt de udpegede forskningsplots, som blev etableret i slutningen af ​​1930'erne. Universitets- og regeringsforskere udfører alle former for forskning, herunder måling af individuelle træer for at spore deres vækst, tælle blomster og frø for at overvåge reproduktion, og analyse af jordprøver for at spore de næringsstoffer, der er nødvendige for plantevækst.

En vigtig vurdering af et træs sundhed er dets krone, som omfatter den overordnede form af en trætop, med sine grene, stilke og blade. Orkanvind kan kraftigt beskadige trækroner og drastisk reducere antallet af blade for at skabe energi gennem fotosyntese.

"Bare syv måneder efter stormen, overlevende træer skyller nye blade og genvoksede grene for at genvinde deres evne til at høste sollys gennem fotosyntese, "Morton sagde, samtidig med at det bemærkes, at beskadigede træers overlevelse i de kommende år er et åbent spørgsmål.

Selvom det er svært at vurdere trækroner i detaljer fra jorden, fra luften kan G-LiHTs lidarinstrument udlede formen og strukturen på alle træerne i sin flyvebane. Den luftbårne kampagne over Puerto Rico var omfattende nok til at give oplysninger om strukturen og sammensætningen af ​​den samlede skovhimmel, åbner op for en række forskningsmuligheder.

"Alvorlige storme som Maria vil favorisere nogle arter og ødelægge andre, sagde Maria Uriarte, en økolog ved Columbia University, der har studeret El Yunque National Forest i 15 år og arbejder sammen med NASA -teamet for at validere flyvedata med jordobservationer. "Undersøgelser på plotniveau fortæller os, hvordan dette foregår i et lille område, men skaden på et bestemt sted afhænger af nærheden til stormens spor, topografi, jord og egenskaberne ved hver skovplaster. Dette gør det svært at generalisere til andre skove på øen. "

Men med G-LiHT-data kan forskere studere stormens påvirkninger over et meget større område, Uriarte fortsatte. ”Det, der virkelig er spændende, er, at vi kan stille et helt andet sæt spørgsmål, "sagde hun." Hvorfor har et område mere skade end andre? Hvilke arter påvirkes mest på hele øen? "

Forståelsen af ​​skovbaldets tilstand har også vidtrækkende konsekvenser for resten af ​​økosystemet, da trædækning er afgørende for mange arters overlevelse. For eksempel, fugle som den indfødte Iguaca -papegøje bruger baldakinen til at skjule sig for rovdyrhøge. Baldakinen skaber også en køligere, fugtigt miljø, der bidrager til væksten af ​​træplanter og firben og frøer, der bebor skovbunden. Vandløb, der afkøles af den tætte skygge, gør dem også beboelige for en lang række andre organismer.

Men på samme måde, andre planter og dyr, der engang var i en ulempe, nyder nu fordel af ændringer, der skyldes tabet af baldakin.

"Nogle firben lever i baldakinen, hvor de trives i tørre, mere solbeskinnede forhold, "sagde herpetolog Neftali Ríos-López, en lektor ved University of Puerto Rico-Humacao Campus. "På grund af orkanen forlænges de tørre forhold, der engang var eksklusive til baldakinen, nu ned til skovbunden. Som et resultat, disse dyr er bedre tilpasset disse forhold og er begyndt at fortrænge og erstatte dyr, der er tilpasset de engang køligere forhold. "

"Hvem er vinderne og taberne i dette nye miljø? Det er et vigtigt spørgsmål i alt dette, "sagde NASAs Doug Morton. Under den luftbårne kampagne, han tilbragte flere dage på El Yunques forskningsområder for at tage tredimensionelle billeder af skovbunden for at supplere dataene fra G-LiHT. Han sagde, at det er klart, at håndfladerne, som forvitrede orkanvindene bedre end andre bredbladede træer, er blandt de nuværende modtagere af den nu solbeskinnede skov. Og det er ikke en dårlig ting.

"Palmetræer kommer til at udgøre en vigtig bestanddel af denne skovs baldakin i det næste årti eller mere, og på nogle måder hjælper de med at lette genopretningen af ​​resten af ​​denne skov, "Morton sagde." Palmer giver en lille smule skygge og beskyttelse for flora og fauna, der rekoloniserer området. Det er opmuntrende. "

Konsekvenserne af denne forskning rækker ud over skovøkosystemet, både i tid og rum, sagde Grizelle Gonzalez, en forskningsøkolog med U.S. Forest Service og projektleder for forskningsområderne i El Yunque. Som et eksempel, hun påpegede, at orkanen fik bjergstrømmene til at oversvømme og fylde med sediment, der i sidste ende flød ud i havet. Sediment kan påvirke kvaliteten af ​​drikkevandet negativt såvel som de koralsamfund, som fiskeriet afhænger af for både eksistens og handel.

"Det er smukt at se, at så mange føderale agenturer kom sammen for at samarbejde om dette vigtige arbejde, fordi skove spiller en central rolle i alt fra biodiversitet og økonomi til folkesundhed, "Sagde Gonzalez.

G-LiHT-data har også globale konsekvenser. I juli, holdet tager til Alaska for at fortsætte med at undersøge det store skovland i statens indre for bedre at forstå virkningerne af accelereret arktisk opvarmning på boreale skove, hvilken, på tur, spiller en central rolle i afkøling af Jordens klima ved at opsamle kulstof fra atmosfæren. "G-LiHT giver os mulighed for at indsamle forskningsdata i omfang af individuelle træer på tværs af brede landskaber, "Morton sagde." Skove fra Alaska til Puerto Rico ændrer sig konstant som reaktion på klimaopvarmning og forstyrrelser som brand og orkaner. "