Gli scienziati usano regolarmente droni e satelliti di telerilevamento per registrare come i cambiamenti climatici influenzano i tassi di disgelo del permafrost, metodi che funzionano bene nei paesaggi aridi della tundra dove non c'è nulla che ostruisca la vista.

Ma nelle regioni boreali, che ospita una parte significativa del permafrost mondiale, oscurare la vegetazione può ostacolare anche la tecnologia di telerilevamento più avanzata.

In uno studio pubblicato a gennaio, ricercatori in Germania e presso l'Istituto geofisico dell'Università dell'Alaska Fairbanks hanno sviluppato un metodo per utilizzare le immagini satellitari per misurare la profondità del disgelo direttamente sopra il permafrost negli ecosistemi boreali. Piuttosto che cercare di sbirciare oltre la vegetazione, propongono una soluzione unica che utilizza variazioni nel colore della foresta per dedurre la profondità del permafrost sottostante.

La foresta per gli alberi

I depositi di permafrost nell'emisfero settentrionale sono stati continuamente congelati per centinaia di migliaia di anni. Lo strato di suolo direttamente sopra quello del permafrost, però, è molto più dinamico:si congela e si scioglie con le stagioni e cresce o si restringe mentre interagisce con i diversi tipi di vegetazione in superficie.

Poiché il permafrost nelle regioni boreali è spesso ricoperto da una fitta copertura forestale, i metodi tipici di misurazione del permafrost e dello strato attivo che funzionano bene nelle regioni della tundra, come l'uso di laser a impulsi o radar che penetrano nel suolo, sono inefficaci e possono dare risultati spuri.

"I baldacchini si intromettono nelle regioni boscose, "ha detto Christine Waigl, ricercatore presso il Geophysical Institute presso l'Università dell'Alaska Fairbanks e coautore dello studio. "Alcuni strumenti di telerilevamento possono penetrare nella copertura vegetale, ma l'interpretazione richiede conoscenze specialistiche."

Invece di guardare oltre la copertura forestale, gli scienziati si sono rivolti a una varietà di metodi indiretti. Un approccio consiste nell'assegnare categorie alla vegetazione al fine di ottenere ampie stime per le dimensioni dello strato attivo sottostante. I risultati possono essere imprecisi, simili alla differenza tra uno schizzo di un paesaggio e una sua foto ad alta risoluzione.

Anziché, l'autrice principale Veronika Döpper, un ricercatore presso l'Istituto di tecnologia di Berlino, ha adottato un approccio diverso, uno in cui vedeva il paesaggio vegetativo come un continuum.

"Nelle foreste naturali, le piante intorno a te non rientrano solo in una categoria o nell'altra senza sfumature intermedie, " disse Döpper. "Così nel nostro studio, piuttosto che dire che avevamo una foresta dominata da betulle o una foresta dominata da abeti rossi con corrispondente permafrost profondo o poco profondo, abbiamo usato le nostre immagini satellitari per vedere il gradiente tra i due".

Tavolozza dei colori del telerilevamento

Per raggiungere questo obiettivo, Döpper ha ottenuto immagini satellitari delle foreste che circondano la città di Fairbanks, Alaska, che sono state scattate durante l'estate del 2018. Per sapere cosa stava guardando, Döpper ha creato oltre 65 appezzamenti di 10 x 10 metri fuori Fairbanks quella stessa estate in cui ha identificato tutti gli alberi e gli arbusti, misurato direttamente la profondità del livello attivo e registrato la posizione con il GPS.

Utilizzando le coordinate GPS per localizzare ogni appezzamento sulle mappe satellitari, Döpper potrebbe quindi dire come il numero totale di specie in una data trama abbia contribuito al colore di quelle trame come si vede nelle sue immagini di telerilevamento.

"Diversi tipi di vegetazione avranno toni completamente diversi nei loro spettri di colore e riflettanze, che possiamo usare per mappare la composizione della vegetazione, " ha detto Dopper.

Con le sue trame come guide di colore, le riflettanze potrebbero quindi determinare il tipo esatto di vegetazione che cresce su vaste aree di aree boschive e non al di fuori di Fairbanks e, per delega, potrebbe stimare le precise profondità di disgelo per la stessa area.

Questo nuovo approccio non solo promette di fornire stime più accurate e abbondanti della profondità del permafrost da utilizzare nei modelli climatici, è anche uno strumento prezioso per le comunità nelle regioni boreali.

Quando il permafrost si scioglie, il deflusso scava canali nel terreno, destabilizzare la topografia in testa. Ciò può provocare cedimenti del terreno e smottamenti, mettendo in pericolo vite umane e mettendo a rischio le infrastrutture.

Oltre l'80% dell'Alaska è coperto dal permafrost. Poiché questi depositi continuano a sciogliersi, metodi innovativi per monitorare la loro scomparsa saranno essenziali in più di un modo.