Znanstveniki redno uporabljajo drone in satelite za daljinsko zaznavanje, da zabeležijo, kako podnebne spremembe vplivajo na stopnje odmrzovanja permafrosta – metode, ki dobro delujejo v neplodnih pokrajinah tundre, kjer nič ne ovira pogleda.
Toda v borealnih regijah, ki skrivajo pomemben del svetovnega permafrosta, lahko zakrivajoča vegetacija ovira tudi najnaprednejšo tehnologijo daljinskega zaznavanja.
V študiji, objavljeni januarja, so raziskovalci v Nemčiji in na Geofizičnem inštitutu Univerze Aljaske Fairbanks razvili metodo uporabe satelitskih posnetkov za merjenje globine odmrzovanja neposredno nad permafrostom v borealnih ekosistemih. Namesto da bi poskušali pogledati mimo vegetacije, predlagajo edinstveno rešitev, ki uporablja variacije v barvi gozda za sklepanje globine permafrosta pod njo.
Gozd za drevesa
Naloge permafrosta na severni polobli so bile neprekinjeno zamrznjene že več sto tisoč let. Plast tal neposredno nad večno zmrzaljo pa je veliko bolj dinamična - zmrzuje in odtaja se z letnimi časi ter raste ali se krči, ko sodeluje z različnimi vrstami vegetacije na površini.
Ker je permafrost v borealnih regijah pogosto prekrit z gosto gozdno odejo, so tipične metode merjenja permafrosta in aktivne plasti, ki dobro delujejo v regijah tundre – na primer uporaba impulznih laserjev ali radarjev, ki prodirajo v tla – neučinkovite in lahko povzročijo lažni rezultati.
"V gozdnatih območjih krošnje ovirajo," je povedala Christine Waigl, raziskovalka na Geofizikalnem inštitutu na Univerzi na Aljaski Fairbanks in soavtorica študije."Nekateri instrumenti za daljinsko zaznavanje lahko prodrejo v rastlinski pokrov, vendar razlaga zahteva specializirano znanje."
Namesto da bi gledali mimo gozdnega pokrova, so se znanstveniki obrnili na različne posredne metode. Eden od pristopov je dodelitev kategorij vegetaciji, da se pridobijo široke ocene za velikost aktivne plasti pod njo. Rezultati so lahko nenatančni – podobno kot razlika med skico pokrajine in njeno fotografijo v visoki ločljivosti.
Namesto tega je vodilna avtorica Veronika Döpper, raziskovalka na berlinskem inštitutu za tehnologijo, ubrala drugačen pristop, v katerem je vegetativno pokrajino videla kot kontinuum.
"V naravnih gozdovih rastline okoli vas ne spadajo samo v eno ali drugo kategorijo brez preliva vmes," je dejal Döpper. "V naši študiji smo torej namesto, da bi rekli, da imamo gozd, v katerem prevladujejo breze ali gozd s črno smreko, z ustreznim globokim ali plitvim permafrostom, uporabili naše satelitske posnetke, da bi videli gradient med obema."
barvna paleta za daljinsko zaznavanje
Za dosego tega cilja je Döpper pridobila satelitske posnetke gozdov, ki obkrožajo mesto Fairbanks na Aljaski, ki so bili posneti poleti 2018. Da bi vedela, kaj gleda, je Döpper postavila več kot 65 10 -za 10 m parcel zunaj Fairbanksa tisto poletje, ko je identificirala vsa drevesa in grmovnice, neposredno izmerila globino aktivne plasti in zabeležila lokacijo z GPS-om.
Z uporabo koordinat GPS za lociranje vsake ploskve na satelitskih zemljevidih bi lahko Döpper nato povedala, kako je skupno število vrst na dani ploskvi prispevalo k barvi teh ploskev, kot je razvidno iz njenih posnetkov daljinskega zaznavanja.
"Različne vrste vegetacije bodo imele popolnoma različne tone v svojih barvnih spektrih in odbojnostih, ki jih lahko uporabimo za preslikavo vegetacijske sestave," je dejal Döpper.
Z njenimi ploskvami kot barvnimi vodniki bi lahko odboji nato določili natančno vrsto vegetacije, ki raste na velikih območjih gozdnatih in negozdovanih območij zunaj Fairbanksa, in bi lahko po posredniku ocenili natančne globine odmrzovanja za isto območje.
Ta novi pristop ne obljublja samo natančnejše in obsežnejše ocene globine permafrosta za uporabo pri podnebnem modeliranju, ampak je tudi dragoceno orodje za skupnosti v borealnih regijah.
Ko se permafrost stopi, odtok izvrta kanale skozi tla, kar destabilizira topografijo nad glavo. To lahko povzroči posedanje tal in zemeljske plazove, ogroža življenja in predstavlja tveganje za infrastrukturo.
Več kot 80 % Aljaske je pokritih s permafrostom. Ker se ti depoziti še naprej topijo, bodo inovativne metode spremljanja njihovega izginotja bistvene na več načinov.
