Il 20 settembre 2017, L'uragano Maria ha attraversato Porto Rico con venti fino a 155 miglia all'ora e pioggia battente che ha allagato le città, ha messo fuori uso le reti di comunicazione e distrutto la rete elettrica. Nelle aspre montagne centrali e nel lussureggiante nord-est, Maria scatenò la sua furia mentre i venti feroci defogliavano completamente le foreste tropicali e spezzavano e sradicavano gli alberi. Le forti piogge hanno innescato migliaia di frane che hanno falciato le andane di ripidi versanti montuosi.

Ad aprile un team di scienziati della NASA si è recato a Porto Rico con strumentazione di bordo per rilevare i danni dell'uragano Maria alle foreste dell'isola.

"Dall'aria, la portata dei danni dell'uragano era sorprendente, " ha detto lo scienziato della NASA Bruce Cook, che ha guidato la campagna. "Il denso, i baldacchini ad incastro che ricoprivano l'isola prima della tempesta erano ridotti a un groviglio di alberi abbattuti e sopravvissuti isolati, spogliati dei loro rami».

I satelliti di osservazione della Terra della NASA monitorano le foreste del mondo per rilevare i cambiamenti stagionali nella copertura vegetale o le improvvise perdite forestali dovute alla deforestazione, ma su scale spaziali e temporali troppo grossolane per vedere i cambiamenti. Per avere uno sguardo più dettagliato, La NASA ha pilotato uno strumento aereo chiamato Goddard's Lidar, Iperspettrale e Termocamera, o G-LiHT. Dal ventre di un piccolo aereo che vola a mille piedi sopra gli alberi, G-LiHT ha raccolto più misurazioni delle foreste in tutta l'isola, comprese fotografie ad alta risoluzione, temperature superficiali e le altezze e la struttura della vegetazione.

Il servizio forestale degli Stati Uniti, il Servizio Fish and Wildlife degli Stati Uniti, la Federal Emergency Management Agency e la NASA hanno fornito finanziamenti per la campagna aerea.

Il team ha volato molte delle stesse piste con G-LiHT come aveva fatto nella primavera del 2017, mesi prima dell'arrivo dell'uragano Maria, come parte di uno studio su come le foreste tropicali ricrescono su terreni agricoli abbandonati. Il confronto prima e dopo mostra che le foreste di tutta l'isola sono ancora sottoposte all'impatto dell'uragano.

Usando lidar, un sistema di tiro che spara 600, 000 impulsi laser al secondo, il team ha misurato i cambiamenti nell'altezza e nella struttura delle foreste portoricane. Il danno è palpabile. Le foreste vicino alla città di Arecibo sul lato settentrionale dell'isola crescono su colline calcaree con poco terreno per stabilizzare gli alberi. Di conseguenza, l'uragano ha spezzato o sradicato il 60 percento degli alberi lì. Nel nord-est, sulle pendici della foresta nazionale di El Yunque, l'uragano ha potato le foreste, riducendo la loro altezza media di un terzo.

I dati di G-LiHT non vengono utilizzati solo per acquisire le condizioni delle foreste dell'isola; è un importante strumento di ricerca per gli scienziati che stanno monitorando come stanno cambiando le foreste mentre si riprendono da un evento così importante.

"[L'uragano] Maria ha premuto il pulsante di ripristino su molti dei diversi processi che sviluppano le foreste nel tempo, "ha detto Doug Morton, uno scienziato della Terra presso il Goddard Spaceflight Center della NASA e co-investigatore di G-LiHT. "Ora stiamo osservando molti di questi processi a velocità di avanzamento rapido mentre vaste aree dell'isola si stanno riprendendo, con alberi sopravvissuti e nuove piantine che si crogiolano in pieno sole."

Tra le aree che il team ha sorvolato ampiamente c'era la foresta nazionale di El Yunque, che l'uragano Maria ha colpito a tutta forza. Il servizio forestale degli Stati Uniti gestisce El Yunque, una foresta pluviale tropicale, così come i suoi lotti di ricerca designati, che furono istituiti alla fine degli anni '30. Gli scienziati dell'università e del governo svolgono ogni tipo di ricerca, compresa la misurazione dei singoli alberi per monitorare la loro crescita, contando fiori e semi per monitorare la riproduzione, e analizzare campioni di terreno per tracciare i nutrienti necessari per la crescita delle piante.

Una valutazione importante della salute di un albero è la sua corona, che comprende la forma complessiva di una cima d'albero, con i suoi rami, steli e foglie. I venti di uragano possono danneggiare pesantemente le chiome degli alberi e ridurre drasticamente il numero di foglie per creare energia attraverso la fotosintesi.

"Appena sette mesi dopo la tempesta, gli alberi sopravvissuti stanno lavando nuove foglie e rami che ricrescono per riguadagnare la loro capacità di raccogliere la luce solare attraverso la fotosintesi, "Mortone ha detto, pur rilevando che la sopravvivenza degli alberi danneggiati negli anni a venire è una questione aperta.

Sebbene sia difficile valutare in dettaglio le chiome degli alberi da terra, dall'aria lo strumento lidar di G-LiHT può derivare la forma e la struttura di tutti gli alberi nel suo percorso di volo. La campagna aerea su Porto Rico è stata sufficientemente ampia da fornire informazioni sulla struttura e sulla composizione della copertura forestale complessiva, aprendo una serie di possibilità di ricerca.

"Tempeste forti come Maria favoriscono alcune specie e ne distruggono altre, " disse Maria Uriarte, un ecologista della Columbia University che ha studiato la foresta nazionale di El Yunque per 15 anni e sta lavorando con il team della NASA per convalidare i dati di volo con osservazioni a terra. "Gli studi a livello di trama ci dicono come questo si svolge in una piccola area, ma il danno in un luogo particolare dipende dalla vicinanza alla pista della tempesta, topografia, suoli e le caratteristiche di ogni macchia forestale. Ciò rende difficile generalizzare ad altre foreste dell'isola".

Ma con i dati G-LiHT gli scienziati possono studiare gli impatti della tempesta su un'area molto più ampia, continuò Uriarte. "La cosa veramente eccitante è che possiamo porre una serie di domande completamente diversa, " ha detto. "Perché un'area ha più danni di altre? Quali sono le specie più colpite in tutta l'isola?"

Comprendere lo stato della copertura forestale ha anche implicazioni di vasta portata per il resto dell'ecosistema, poiché la copertura arborea è fondamentale per la sopravvivenza di molte specie. Per esempio, uccelli come il pappagallo Iguaca nativo usano il baldacchino per nascondersi dai falchi predatori. Il baldacchino crea anche un fresco, ambiente umido che favorisce la crescita di piantine di alberi e lucertole e rane che abitano il suolo della foresta. I corsi d'acqua che vengono raffreddati dall'ombra densa li rendono anche abitabili per un'ampia varietà di altri organismi.

Eppure per lo stesso motivo, altre piante e animali che un tempo erano svantaggiati ora beneficiano dei cambiamenti causati dalla perdita della chioma.

"Alcune lucertole vivono nel baldacchino, dove prosperano nell'asciutto, condizioni più soleggiate, " disse l'erpetologo Neftali Ríos-López, professore associato presso l'Università di Puerto Rico-Humacao Campus. "A causa dell'uragano quelle condizioni più secche che una volta erano esclusive della chioma sono ora estese fino al suolo della foresta. Di conseguenza, quegli animali si sono adattati meglio a quelle condizioni e hanno iniziato a spostare e sostituire animali che si sono adattati alle condizioni un tempo più fresche".

"Chi sono i vincitori e i perdenti in questo nuovo ambiente? Questa è una domanda importante in tutto questo, " ha detto Doug Morton della NASA. Durante la campagna aerea, ha trascorso diversi giorni nei terreni di ricerca di El Yunque, prendendo immagini tridimensionali del suolo della foresta per integrare i dati di G-LiHT. Ha detto che è chiaro che i palmi, che ha resistito ai venti dell'uragano meglio di altre latifoglie, sono tra gli attuali beneficiari della foresta ormai assolata. E questa non è una brutta cosa.

"Le palme formeranno una componente importante della chioma di questa foresta per il prossimo decennio o più, e in qualche modo aiuteranno a facilitare il recupero del resto di questa foresta, " Ha detto Morton. "Le palme forniscono un po' di ombra e protezione per la flora e la fauna che stanno ricolonizzando l'area. Questo è incoraggiante".

Le implicazioni di questa ricerca si estendono oltre l'ecosistema forestale, sia nel tempo che nello spazio, disse Grizelle González, un ecologista di ricerca con il servizio forestale degli Stati Uniti e responsabile del progetto per i terreni di ricerca a El Yunque. Come esempio, ha sottolineato che l'uragano ha causato l'inondazione dei torrenti di montagna e il riempimento di sedimenti che alla fine sono sfociati nell'oceano. I sedimenti possono avere un impatto negativo sulla qualità dell'acqua potabile e sulle comunità coralline da cui dipende la pesca sia per la sussistenza che per il commercio.

"È bello vedere che così tante agenzie federali si sono unite per collaborare a questo importante lavoro perché le foreste svolgono un ruolo chiave in tutto, dalla biodiversità e l'economia alla salute pubblica, " ha detto González.

I dati G-LiHT hanno anche implicazioni globali. Nel mese di luglio, il team si dirige in Alaska per continuare a esaminare la vasta foresta all'interno dello stato per comprendere meglio gli impatti del riscaldamento artico accelerato sulle foreste boreali, quale, a sua volta, svolgono un ruolo chiave nel raffreddamento del clima terrestre sequestrando il carbonio dall'atmosfera. "G-LiHT ci consente di raccogliere dati di ricerca alla scala dei singoli alberi in ampi paesaggi, " Morton ha detto. "Le foreste dall'Alaska a Porto Rico cambiano costantemente in risposta al riscaldamento climatico e ai disturbi come incendi e uragani".