I ricercatori calibrano il sensore della fotocamera su un quadricottero 3DR prima di esaminare la tundra artica a Qikiqtaruk (isola di Herschel) nel territorio dello Yukon, Canada. Università di Edimburgo Press/Isla Meyers-Smith Mentre la Terra si riscalda, le immagini satellitari inviano forti indicazioni dell'inverdimento dell'Artico. Ma un segnale verde smentisce una maggiore complessità. Il cambiamento climatico porta una guerra di terra nella tundra mentre le piante competono per il dominio. In molte regioni della tundra, gli arbusti più alti stanno invadendo aree un tempo nude - o con una copertura corta - da piante simili come i licheni. Comprendere il cambiamento della vegetazione artica è fondamentale per comprendere lo stoccaggio del carbonio e i meccanismi di feedback per aiutare a migliorare i modelli di cambiamento climatico.
Ma rivelare dettagli granulari è impegnativo in un ambiente remoto, di difficile accesso e scarsamente popolata. Per decenni, il telerilevamento ha fornito gli occhi artici nel cielo, ma con inconvenienti. Gli ecologi sono sfidati a cercare di estrapolare modelli su larga scala da osservazioni satellitari a grana grossa. Ricerche emergenti suggeriscono che i droni potrebbero aiutare a colmare le discrepanze di scala.
Gran parte delle prove dell'inverdimento dell'Artico provengono dai dati dei satelliti in orbita attorno alla Terra dagli anni '70. I dati satellitari forniscono una risoluzione su larga scala. Le dimensioni dei pixel possono corrispondere ad aree fino a 24 miglia quadrate (64 chilometri quadrati), spiega l'ecologista della vegetazione Isla Myers-Smith dell'Università di Edimburgo.
In contrasto, per quasi due decenni a Qikiqtaruk nel territorio canadese dello Yukon, Il team di ricerca di Myers-Smith ha quantificato il cambiamento della vegetazione artica in appezzamenti di metri quadrati delle dimensioni di un tavolino da caffè. Anno dopo anno, la sua squadra ha lasciato cadere 100 birilli in ogni trama, registrando ogni pianta, foglia e gambo il contatto dei perni. È un lavoro scrupoloso. La valutazione di ogni quadrato richiede ore.
Ma la tundra è vasta. Solo piccoli frammenti dell'Artico possono essere esaminati in modo così dettagliato. Il segnale di inverdimento complessivo fornito dai satelliti - l'indice di vegetazione della differenza normalizzata (NDVI) - è inconfondibile, ma le piante crescono più grandi? Piante diverse stanno invadendo? I cambiamenti sono omogenei? Queste domande incuriosiscono gli ecologisti della tundra che vogliono sapere cosa sta succedendo sul terreno.
È difficile scalare da grafici di metri quadrati a ciò che i satelliti vedono su grandi estensioni spaziali. "Finisci con quel divario in mezzo, "dice Andrew Cunliffe, ricercatore presso l'Università di Exeter nel Regno Unito. Ha condotto uno studio recente che affronta questa lacuna, pubblicato in Environmental Research Letters. Coautore con Myers-Smith e altri tre, lo studio rappresenta uno sforzo più ampio per colmare le lacune di scala utilizzando i droni.
L'erosione estrema nell'Artico canadese è stata rivelata da telecamere montate su droni in uno studio condotto da scienziati di Edimburgo. Stampa dell'Università di Edimburgo
I satelliti ci parlano dell'Artico, "ma attraverso una lente sfocata, ", afferma il coautore dello studio Jeff Kerby dell'Università di Aarhus in Danimarca. I dati satellitari risalenti agli anni '70 e '80 possono essere utili, ma "i pixel hanno forse le dimensioni di Manhattan, " dice. "Da questi dati satellitari, abbiamo prove di cambiamento, solo non le informazioni per comprendere il cambiamento."
L'High-Latitude Drone Ecology Network crea un protocollo standardizzato per il monitoraggio della vegetazione della tundra. La tundra è un ecosistema fluttuante e complesso, con variabili climatiche che influenzano l'interpretazione accurata dei dati satellitari. Il manto nevoso artico può verificarsi in qualsiasi periodo dell'anno e oscurare ciò che sta accadendo con le piante sottostanti. spesso nuvoloso, anche l'Artico è buio per metà dell'anno. Quando presente, l'angolo della luce solare artica può creare enormi ombre. "Le ombre sono fantastiche se stai scattando foto di paesaggi per divertimento, ma cattive se stai cercando di capire le piante con un computer, " dice Kerby. Una pianta verde in ombra non sembra verde.
Entra nel drone. Anche quando dotato di abbastanza semplice, fotocamere digitali in commercio, i droni possono creare un'immagine chiara di ciò che sta accadendo a terra. Foto della stessa cosa da diverse angolazioni, cuciti insieme, può produrre modelli 3D. Kerby e Myers-Smith hanno formato la High-Latitude Drone Ecology Network, creazione di un protocollo standardizzato per il monitoraggio della vegetazione della tundra.
Inizialmente scettico sull'utilità dei droni, Scott Goetz della Northern Arizona University, che non è stato coinvolto nel recente studio, è ormai convinto del loro valore. "La scala è uno dei problemi chiave del telerilevamento, "dice Goetz, capo scientifico dell'Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) della NASA e vice investigatore principale per la scienza sulla Global Ecosystem Dynamics Investigation della NASA.
Tra i voli, i ricercatori fanno zaino con i loro enormi droni sulla tundra spugnosa di Qikiqtaruk. Università di Edimburgo Press/Jeff Kirby Un quadro completo non è possibile con le sole misurazioni sul campo, ma collegare il telerilevamento satellitare con i dati sul campo è stato un percorso lungo e impegnativo, Goetz spiega, notando anche che la risoluzione del telerilevamento sta migliorando. "Non è che NDVI non funzioni o che non possiamo monitorare [la crescita delle piante] in modo sistematico. È più un problema del componente del sistema che si desidera misurare".
dati NDVI, trovato Cunliffe e collaboratori, ha funzionato male quando si trattava di indicare la biomassa vegetale perché questo indicatore su larga scala di verde non discrimina tra piccoli organismi verdi come muschi o licheni e forme più grandi come gli arbusti.
Alemu Gonsamo, uno scienziato del telerilevamento della vegetazione e dei cambiamenti climatici presso la McMaster University in Canada che non è stato coinvolto nello studio attuale, afferma che se le misure strutturali derivate dai droni sono adeguatamente integrate con le misure lidar e greenness, "forniscono un'opportunità senza precedenti per monitorare i cambiamenti sia nel verde della tundra che nella struttura della chioma come l'altezza della chioma e la biomassa fuori terra".
Quando si tratta dell'utilità dei droni in questo contesto, le persone stanno appena iniziando, dice Logan Berner della Northern Arizona University, un collaboratore del progetto ABoVE della NASA. Dello studio di Cunliffe, Berner, che conduce uno studio che valuta le tendenze NDVI di Landsat nel bioma della tundra artica dagli anni '80, dice, "C'è un enorme potenziale per il tipo di lavoro che hanno svolto per migliorare la nostra comprensione del significato di questi cambiamenti nel verde della tundra, perché stanno accadendo, e come l'Artico potrebbe cambiare in futuro."
Scienziati guidati dall'Università di Edimburgo hanno utilizzato telecamere montate su droni per studiare l'erosione della costa del permafrost sull'isola di Qikiqtaruk Herschel, Territorio dello Yukon, nell'Artico canadese. Stampa dell'Università di Edimburgo Questa storia è apparsa originariamente in Eos ed è ripubblicato qui come parte di Coprire il clima adesso , una collaborazione giornalistica globale che rafforza la copertura della storia del clima.
