Uutta tekniikkaa käyttämällä tutkijat voivat tutkia, kuinka hyönteisten tartunnat, kuten länsimaisen kuusen mato, vaikuttavat ilmastomuutokseen. Kuva: Paul Williams
Siitä on tullut tuhoisaa kierrosta Yhdysvaltain länsipuolella: Lämpimät lämpötilat ja kuivuus pidentävät vuoristo mäntykuoriaisten elinkaarta, jolloin ne voivat saalistua mäntyä peittävillä mäntyillä, kuusilla ja kuusilla. Puut muuttuvat punertavanruskeiksi ennen kuolemaansa - ilmiö, jota kansallispuisto katsoi ”epidemialla, joka ulottuu Kanadasta Meksikoon”. On yleistä huolta, että tällainen puukuolleisuus luo erinomaisen polttoaineen lähteen metsäpaloihin.
Viime aikoihin saakka tutkijat jäivät tutkimaan vaurioita maasta, ja heillä ei ollut kykyä ymmärtää syitä ja prosesseja. Mutta nyt uusi tekniikka antaa heille mahdollisuuden käyttää satelliittikuvia pienten, ekosysteemejä muuttavien tapahtumien lähteiden tunnistamiseen - joista osa, esimerkiksi kovakuoriaisten puhkeaminen, liittyy ilmastonmuutoksen aiheuttajiin. Boston University Earthin ja ympäristöprofessorin Robert Kennedyn kehittämä tietokoneohjelma LandTrendr antaa tutkijoille mahdollisuuden yhdistää maassa keräämänsä tiedot Yhdysvaltain geologisen tutkimuksen (USGS) ja NASA: n satelliittikuviin saadakseen paremman käsityksen ympäristön häiriöistä.
Vuodesta 1972 NASA ja USGS ovat ottaneet käyttöön satelliitteja, jotka ottavat erikoistuneita digitaalikuvia maapallon maisemista. He kykenevät kaappaamaan yksityiskohtia, jotka esiintyvät ihmisen silmälle näkymättömillä aallonpituuksilla, mukaan lukien ne, jotka ovat hieman pidempiä kuin näkyvä valo, jota kutsutaan lähi-infrapunaksi. Terveet kasvit heijastavat energiaa lähellä olevassa infrapunassa, ja skannaamalla kuvia tutkijat voivat havaita häiriöitä maapallon maisemissa.
Aikaisemmin nämä kuvat olivat kohtuuttoman kalliita, mikä rajoitti tutkijoiden pääsyä. "Katsoisimme kuvaa vuodelta 2000 ja yhtä vuodelta 2005 ja kysyisimme:" Mikä on muuttunut? "", Kennedy selitti. ”Jos katselet vain kahta kuvaa, on erittäin vaikea seurata hitaasti kehittyviä muutoksia. Voit kertoa, että jokin on muuttunut, mutta et tiedä kuinka kauan se vie. "
Kun USGS aloitti näiden kuvien ilmaisen tarjoamisen vuonna 2008, se oli käännekohta maan tutkijoille. Heillä oli nyt pääsy tuhansiin kuvaan mistä tahansa maantieteellisestä alueesta - kuvista, joita Kennedyn LandTrendr-työkalu käyttää. ”Tarkastelemalla kaikkia kuvia voit katsoa aukeamaan. Sinulla on enemmän luottamusta siihen, että näet tosiasiallisesti suuntauksia ”, hän sanoi. Tämä on erityisen hyödyllistä ilmastonmuutoksen ja maankäytön muutoksen ymmärtämiselle, sillä ne ovat Kennedyn mukaan "prosessi".
Kennedy käyttää tällä hetkellä LandTrendr-tekniikkaa metsien hiilenvaihtovaihtoon; Hänen työnsä analysoi mm. metsien tulipaloista, raivauksista, osittaisista leikkauksista ja kaupungistumisesta johtuvaa hiilen määrää. Arktisen alueen ja ekosysteemien välisten siirtymävyöhykkeiden ilmastomuutostutkimuksissa hyödynnetään myös LandTrendria. Mutta Tyynenmeren luoteisosassa, Oregonin osavaltion yliopiston metsätieteiden tohtoriopiskelija Garrett Meigs käyttää LandTrendria tutkimaan metsäpalon ja hyönteisten leikkauskohtaa.
Erityisesti Meigs tutkii suuria metsäpaloja, jotka ovat vuodesta 1985 olleet vahingoittaneet Washingtonia ja Oregonia, ja kuinka vuoristokuoriaiskuoriaisen ja länsipuun kuusen matopurkaukset vaikuttavat myöhempään tulipaloon. "Kun on kuivuutta, stressiä, suurempi alttius tartunnalle, voimme nähdä metsän rappeutumisen", hän sanoi.
LandTrendr-algoritmi yhdistää satelliittikuvat tulipaloista ja virheistä kärsineistä alueista Meigsin omalla kenttätyöllä ja Yhdysvaltain metsähallinnon historiallisilla antennitiedoilla, jotka ovat jo pitkään käyttäneet lentokoneita hyönteisten tartuntojen tutkimiseen. "Oli asioita, joita emme voineet havaita tai nähdä aikaisemmin, mutta nyt pystymme", Meigs sanoi.
Alla on video, joka näyttää LandTrendr-visualisoinnin Tyynenmeren luoteisosasta. Kennedy selittää miten se toimii: Vakaa ikivihreä metsä edustaa sinisiä alueita; kun mäntykuoriaiskuoriainen tartunta puhkesi, tässä tapauksessa Oregonin kolmen sisaren alueella, kuvat hehkuvat punaisiksi. Ja kun hitaasti liikkuva länsinen kuusenmunta siirtyy alueelle - siellä, Hood-vuoren eteläisen juurella -, se muuttuu keltaiseksi.
Voisiko LandTrendr auttaa ennustamaan ilmastomuutosta? Mahdollisesti. ”Emme näe tulevaisuutta, voimme vain dokumentoida satelliittien kanssa mitä on tapahtunut. Mutta koko peli tieteen kanssa on kehittää ymmärryksiä, jotka mahdollistavat ennustamisen ”, Kennedy sanoo. "Toivon, että luomalla nämä kartat ja kaappaamalla nämä prosessit tavalla, jota emme ole pystyneet näkemään aiemmin, voimme testata hypoteesit" dokumentoimalla missä, milloin ja jos ennustetut vaikutukset tapahtuvat, hän sanoi.
Vaikka Meigsin hyönteisten ja tulipalon tutkimus on suurelta osin takautuva, sillä on potentiaalia auttaa tulevissa ennustetoimissa. "Meillä on lähtökohta tulevien muutosten mittaamiseen", hän sanoo. "Näkemällä olosuhteet, jotka johtavat suuriin hyönteistenpurkauksiin tai metsäpaloihin, voimme ehkä tunnistaa ne tulevaisuuden ilmaantuessa."
