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 spoglie - 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 ei 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 popolato. Per decenni, il telerilevamento ha fornito gli occhi artici nel cielo, ma con inconvenienti. Gli ecologi sono chiamati a cercare di estrapolare modelli in scala fine da osservazioni satellitari a grana grossa. Ricerche emergenti suggeriscono che i droni potrebbero aiutare a colmare le discrepanze di scala.
Molte 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.
Al contrario, 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, il suo team ha lasciato cadere 100 spilli in ogni appezzamento, registrando ogni pianta, foglia e stelo a contatto con i perni. È un lavoro scrupoloso. La valutazione di ogni quadrato richiede ore.
Ma la tundra è vasta. Solo piccoli frammenti artici possono essere esaminati in modo così dettagliato. Il segnale di inverdimento complessivo fornito dai satelliti - l'indice di vegetazione a differenza normalizzata (NDVI) - è inconfondibile, ma le piante stanno diventando 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. "Si finisce con quel divario nel mezzo", afferma 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.
Affilatura della lente sfocata
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", afferma. "Da questi dati satellitari, abbiamo prove del cambiamento, ma 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, l'Artico è anche 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 se dotati di fotocamere digitali abbastanza semplici e standard, i droni possono creare un'immagine chiara di ciò che sta accadendo sul terreno. Le foto della stessa cosa da angolazioni diverse, unite insieme, possono produrre modelli 3D. Kerby e Myers-Smith hanno formato la High-Latitude Drone Ecology Network, creando 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 ora convinto del loro valore. "La scala è uno dei problemi chiave del telerilevamento", afferma Goetz, responsabile scientifico dell'Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) della NASA e vice investigatore principale per la scienza nella Global Ecosystem Dynamics Investigation della NASA .
Non è possibile ottenere un quadro completo con le sole misurazioni sul campo, ma collegare il telerilevamento satellitare con i dati sul campo è stato un percorso lungo e impegnativo, spiega Goetz, osservando 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".
I dati NDVI, hanno scoperto Cunliffe e collaboratori, hanno avuto scarsi risultati 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 del cambiamento climatico 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 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 hanno appena iniziato, afferma 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 Landsat NDVI attraverso il bioma della tundra artica dagli anni '80, afferma: "C'è un enorme potenziale per il tipo di lavoro che hanno svolto per migliorare la nostra comprensione di ciò che questi cambiamenti nel verde della tundra Voglio dire, perché stanno accadendo e come l'Artico potrebbe cambiare in futuro".
Questa storia è apparsa originariamente su Eos ed è ripubblicata qui come parte di Covering Climate Now , una collaborazione giornalistica globale che rafforza la copertura della storia del clima.
