Используя новые технологии, ученые могут изучить, как заражение насекомыми, такими как западный ель, играет роль в изменении климата. Фото Пола Уильямса
Это стало разрушительным циклом на западе США: более высокие температуры и засухи продлевают жизненный цикл жуков горной сосны, позволяя им охотиться на сосны, ели и ели, которые покрывают горы. Деревья становятся красновато-коричневыми перед тем, как погибнуть - это явление, которое Служба национальных парков сочло «эпидемией, простирающейся от Канады до Мексики». Широко распространено опасение, что такая смертность деревьев создает отличный источник топлива для лесных пожаров.
До недавнего времени ученых оставляли для изучения повреждений, нанесенных землей, и у них было мало возможностей понять причины и процессы. Но теперь новая технология позволяет им использовать спутниковые снимки для выявления источников небольших, изменяющих экосистему событий, некоторые из которых, например вспышки жуков, связаны с факторами изменения климата. Компьютерная программа LandTrendr, разработанная профессором Бостонского университета Земли и окружающей среды Робертом Кеннеди, позволяет ученым объединять данные, которые они собирают на земле, со спутниковыми снимками из Геологической службы США (USGS) и НАСА, чтобы лучше понять нарушения окружающей среды.
С 1972 года НАСА и USGS развернули спутники, которые снимают специализированные цифровые фотографии ландшафтов Земли. Они способны захватывать детали, которые существуют на длинах волн, невидимых человеческому глазу, в том числе немного длиннее видимого света, называемого ближним инфракрасным излучением. Здоровые растения отражают энергию в ближнем инфракрасном диапазоне, и сканируя снимки, ученые могут обнаружить нарушения в ландшафтах Земли.
В прошлом эти изображения были чрезмерно дорогими, что ограничивало доступ ученых. «Мы посмотрели на изображение 2000 года и одно изображение 2005 года и спросили:« Что изменилось? », - объяснил Кеннеди. «Если вы смотрите только на два изображения, очень трудно отслеживать медленно меняющиеся изменения. Вы можете сказать, что что-то изменилось, но вы не знаете, сколько времени это заняло ».
Когда USGS начала предоставлять эти изображения бесплатно в 2008 году, это стало поворотным моментом для ученых-землян. Теперь у них был доступ к тысячам снимков любого географического региона - изображения, которые использует инструмент Кеннеди LandTrendr. «Глядя на все изображения, вы можете наблюдать, как они разворачиваются. У вас больше уверенности, что вы на самом деле видите тенденции », - сказал он. По словам Кеннеди, это особенно полезно для понимания изменения климата и изменений в землепользовании, которые «связаны с процессом».
Кеннеди в настоящее время использует технологию LandTrendr для анализа чистого обмена углерода в лесах; среди прочего, его работа анализирует количество углерода, потерянного в лесах из-за пожара, сплошных рубок, частичных рубок и урбанизации. Исследования изменения климата в Арктике и в переходных зонах между экосистемами также используют LandTrendr. Но на северо-западе Тихого океана Гарретт Мейгс, кандидат наук в области лесного хозяйства в Университете штата Орегон, использует LandTrendr для изучения пересечения лесного пожара и насекомых.
В частности, Мейгс изучает крупные лесные пожары, которые опустошили Вашингтон и Орегон с 1985 года, и как вспышки горного соснового жука и западной черви ели влияют на последующую пожарную активность. «Когда есть засуха, стресс, повышенная подверженность заражению, мы можем увидеть вымирание леса», - сказал он.
Алгоритм LandTrendr включает в себя спутниковые снимки регионов, пострадавших от пожаров и жуков, с собственными полевыми работами Мейгса и историческими аэрофотоснимками Лесной службы США, которая долгое время использовала самолеты для обследования заражений насекомыми. «Были вещи, которые мы не могли обнаружить или увидеть раньше, но теперь мы можем», - сказал Мейгс.
Ниже видео, показывающее визуализацию LandTrendr Тихоокеанского Северо-Запада. Кеннеди объясняет, как это работает: стабильные вечнозеленые леса представлены синими областями; когда происходит инвазия горного соснового жука, в этом случае в области Трех сестер Орегона, изображение светится красным. И когда медленно двигающийся западный еловый червь перемещается в область - там, в южных предгорьях горы Худ - он превращается в желтый цвет.
Может ли LandTrendr помочь предсказать изменение климата? Возможно. «Мы не можем видеть будущее, мы можем только документировать со спутниками, что произошло. Но вся игра с наукой состоит в том, чтобы развивать понимание, которое позволяет предсказывать », - говорит Кеннеди. «Я надеюсь, что, создав эти карты и запечатлеть эти процессы так, как мы не могли их увидеть раньше, мы сможем проверить гипотезы», документируя, где, когда и если произойдут предсказанные эффекты, сказал он.
Хотя изучение Мейгсом насекомых и лесных пожаров в значительной степени ретроспективно, оно может помочь в будущих усилиях по прогнозированию. «У нас есть база для измерения будущих изменений», - говорит он. «Видя условия, приводящие к крупным вспышкам насекомых или лесным пожарам, мы можем узнать их по мере их появления в будущем».
