Met behulp van nieuwe technologie kunnen wetenschappers bestuderen hoe plagen door insecten zoals de westerse sparrenworm een rol spelen bij de klimaatverandering. Foto door Paul Williams
Het is een destructieve cyclus geworden in het westen van de VS: warmere temperaturen en droogtecondities verlengen de levenscyclus van bergdenkevers, waardoor ze kunnen jagen op de dennen, sparren en sparren die de bergen bedekken. De bomen worden roodbruin voordat ze afsterven - een fenomeen dat de National Park Service beschouwt als "een epidemie die zich uitstrekt van Canada tot Mexico." Er is brede bezorgdheid dat dergelijke boomsterfte een uitstekende brandstofbron vormt voor bosbranden.
Tot voor kort bleven wetenschappers achter om de schade vanuit de grond te onderzoeken, met weinig vermogen om de oorzaken en processen te begrijpen. Maar nu stellen nieuwe technologie hen in staat om satellietbeelden te gebruiken om de bronnen van kleine, ecosysteemveranderende gebeurtenissen te identificeren - waarvan sommige, bijvoorbeeld uitbraken van kevers, gerelateerd zijn aan factoren die de klimaatverandering beïnvloeden. Een computerprogramma genaamd LandTrendr, ontwikkeld door professor Robert Kennedy van Boston University Earth and Environment, stelt wetenschappers in staat om gegevens die ze ter plaatse verzamelen te combineren met satellietbeelden van de US Geological Survey (USGS) en NASA om een beter inzicht te krijgen in omgevingsstoornissen.
Sinds 1972 hebben NASA en de USGS satellieten ingezet die gespecialiseerde digitale foto's maken van de landschappen van de aarde. Ze kunnen details vastleggen die bestaan in golflengten die onzichtbaar zijn voor het menselijk oog, inclusief die iets langer dan zichtbaar licht dat het nabije infrarood wordt genoemd. Gezonde planten reflecteren energie in het nabije infrarood en door de beelden te scannen, kunnen wetenschappers verstoringen in de landschappen van de aarde detecteren.
In het verleden waren deze afbeeldingen onbetaalbaar, waardoor de toegang van wetenschappers werd beperkt. "We zouden naar een afbeelding uit 2000 en een afbeelding uit 2005 kijken en vragen:" Wat is er veranderd? ", Legde Kennedy uit. “Als je alleen naar twee afbeeldingen kijkt, is het erg moeilijk om langzaam evoluerende veranderingen te volgen. Je kunt zien dat er iets is veranderd, maar je weet niet hoe lang het heeft geduurd. '
Toen de USGS deze beelden in 2008 gratis verscheen, was dit een keerpunt voor aardwetenschappers. Ze hadden nu toegang tot duizenden opnamen van een bepaalde geografische regio - afbeeldingen die de LandTrendr-tool van Kennedy gebruikt. “Door naar alle afbeeldingen te kijken, kun je zien ontvouwen. Je hebt meer vertrouwen dat je daadwerkelijk trends ziet, 'zei hij. Dit is met name handig voor het begrijpen van klimaatverandering en veranderingen in landgebruik, die volgens Kennedy 'allemaal om het proces gaan'.
Kennedy gebruikt momenteel LandTrendr-technologie om te kijken naar de netto koolstofuitwisseling van bossen; zijn werk analyseert onder meer de hoeveelheid koolstof die in bossen verloren gaat als gevolg van brand, duidelijke bezuinigingen, gedeeltelijke bezuinigingen en verstedelijking. Studies naar klimaatverandering in het Noordpoolgebied en in overgangszones tussen ecosystemen maken ook gebruik van LandTrendr. Maar in de Pacific Northwest gebruikt Garrett Meigs, een promovendus in de bosbouw aan de Oregon State University, LandTrendr om de kruising van natuurbrand en insecten te bestuderen.
In het bijzonder onderzoekt Meigs de grote bosbranden die Washington en Oregon sinds 1985 hebben verwoest, en hoe uitbraken van de bergpijnboomkever en westerse sparrenworm de daaropvolgende brandactiviteit beïnvloeden. "Als er droogte, stress, een hogere vatbaarheid voor besmetting is, kunnen we de dood van het bos zien, " zei hij.
Het LandTrendr-algoritme bevat satellietbeelden van de gebieden die zijn getroffen door brand en insecten met Meigs 'eigen veldwerk en historische luchtgegevens van de US Forest Service, die al lang vliegtuigen gebruikt om insectenplagen te onderzoeken. "Er waren dingen die we eerder niet konden detecteren of zien, maar nu kunnen we dat wel, " zei Meigs.
Hieronder is een video met een LandTrendr-visualisatie van de Pacific Northwest. Kennedy legt uit hoe het werkt: Stabiele groenblijvende bossen worden weergegeven door de blauwe gebieden; wanneer een besmetting met bergpijnboomkevers uitbreekt, in dit geval in het Three Sisters-gebied van Oregon, gloeit het beeld rood op. En wanneer een langzaam bewegende westerse sparrenworm een gebied binnengaat - daar, de zuidelijke uitlopers van Mount Hood - morphs het geel.
Kan LandTrendr klimaatverandering helpen voorspellen? Mogelijk. “We kunnen de toekomst niet zien, we kunnen alleen met de satellieten documenteren wat er is gebeurd. Maar het hele spel met wetenschap is het ontwikkelen van inzichten die voorspelling mogelijk maken, ”zegt Kennedy. "Ik hoop dat we door het maken van deze kaarten en het vastleggen van deze processen op manieren die we nog niet eerder hebben kunnen zien, hypothesen kunnen testen" door te documenteren waar, wanneer en wanneer voorspelde effecten optreden, zei hij.
Hoewel de studie van Meigs van insecten en natuurbrand grotendeels achteraf is, kan het helpen bij toekomstige voorspellingsinspanningen. "We hebben een basislijn om toekomstige veranderingen te meten, " zegt hij. "Door de omstandigheden te zien die leiden tot grote uitbraken van insecten of bosbranden, kunnen we ze mogelijk herkennen als ze zich in de toekomst voordoen."
