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Climate Detectives Projekte 2023-2024

Titel des Projekts: biologische Vielfalt mit Satellitendaten? Eine mögliche Studie

Liceo Cantone   Pomigliano D'arco   Italien

Forschungsfrage

Verbindung der Erdbeobachtung mit hochauflösenden Biodiversitätsdaten - eine mögliche Studie?

Zusammenfassung des Projekts

In diesem Projekt analysieren die Studenten multispektrale Bilder, um die Landoberfläche des "Regi Lagni Gebietes" zu kartieren, einer riesigen Fläche (ca. 1300 km2). Unsere Studie bezieht sich insbesondere auf die Stadt Pomigliano d'Arco, die vom Flussbett/Kanal von "Santo Spirito" durchquert wird und sich links vom Regi Lagni Bach im Herzen des kampanischen Tals erhebt. Diese Gebiete zeichnen sich durch das Vorhandensein von dunklen, tiefgründigen, gut durchlässigen und leicht zu bearbeitenden vulkanischen Böden aus Abbildung 1
Kalksteinböden haben eine mittlere bis mäßig feine Textur, eine mäßige Drainage und einen Grundwasserspiegel, der in der feuchten Jahreszeit auch sehr oberflächlich werden kann. Durch die Veränderung der Farbe beobachten die Studenten die Veränderungen der biologischen Vielfalt, die mit der Umwelt und dem Klima in unserem Gebiet zusammenhängen. Die Studie wurde durchgeführt, indem die beobachteten multispektralen Bilder mit der realen Vegetation in einer der wichtigsten städtischen Grünflächen, dem "Parco delle acque", verglichen wurden. Der Vergleich zeigt eine Veränderung der biologischen Vielfalt, insbesondere durch eine Veränderung der Grüntöne im Vergleich zu den Bildern und Fotos der letzten Jahre im gleichen Zeitraum. Die SchülerInnen sind der Meinung, dass die Überwachung der Farben von Gebieten wichtig ist, um Probleme im Zusammenhang mit dem Klimawandel zu erkennen und Veränderungen in der biologischen Vielfalt eines bestimmten Gebiets zu überwachen.

Wichtigste Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Verbindung der Erdbeobachtung mit hochauflösenden Biodiversitätsdaten - eine mögliche Studie?

Die Studenten beginnen die Studie mit dem Herunterladen und der Analyse von Multispektralbildern, die sich auf einen Zeitraum von Dezember 2022 bis Dezember 2023 beziehen. Die Analyse wurde durchgeführt, um Daten über den Verlauf der Reflexionskurve der Vegetation zu sammeln, die bei verschiedenen Wellenlängen durch den Gehalt und die Art der Blattpigmente, die innere Struktur des Blattes und den Wassergehalt gesteuert wird. Die Studenten beobachteten eine Farbveränderung der Elemente, die das charakteristische Verhalten der Vegetation im sichtbaren Bereich (sie absorbieren in Blau und Rot und reflektieren in Grün) und im nahen und mittleren Infrarotbereich bestimmen. Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, verändert sich der normalisierte Differenzvegetationsindex (NDVI) zwischen dem 18. März 2023 und dem 14. Februar 2024, wobei die Anzahl der grünen Pixel variiert. Die Schüler berechnen den Wert des Reflexionsgrads nach folgender Formel: NDVI = NIR-Rot/NIR+Rot Er ist ein Maß für den Gesundheitszustand der Vegetation, das darauf beruht, wie die Pflanzen Licht bei bestimmten Wellenlängen reflektieren. Der Wertebereich des NDVI liegt zwischen -1 und 1. Negative Werte des NDVI (Werte nahe -1) entsprechen Wasser. Werte nahe Null (-0,1 bis 0,1) entsprechen im Allgemeinen kargen Gebieten mit Felsen, Sand oder Schnee. Niedrige, positive Werte stehen für Sträucher und Grasland (etwa 0,2 bis 0,4), während hohe Werte auf gemäßigte und tropische Regenwälder hinweisen (Werte nahe 1). Je höher der Wert, desto kräftiger ist die Vegetation. Abbildung 3. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Schüler eine Veränderung des NDVI und der Grüntöne im selben Untersuchungsgebiet beobachtet haben, was auf eine Veränderung der Pflanzenarten hinweist. .

Abbildung 2: Die von den Studenten durchgeführte Studie über den NDVI a desselben Gebiets in verschiedenen Zeiträumen des Jahres
Abbildung 3: Veränderung des Reflexionsgrads desselben Interessensgebiets

Wie geht es weiter? Maßnahmen, die etwas bewirken und zur Verringerung des Problems beitragen

Die Schüler verstehen durch diese Studie, wie wichtig die Überwachung der biologischen Vielfalt in unserem Gebiet ist, und sie betonen die Rolle, die das Ökosystem bei der Aufrechterhaltung von Dienstleistungen wie der Produktion von sauberem Wasser und Nahrungsmitteln, der Regulierung und Anpassung an den Klimawandel, der Unterstützung von Nährstoffkreisläufen, der Aufrechterhaltung der Gesundheit und vielen anderen sozialen und kulturellen Vorteilen spielt, die den Schülern gut bekannt sind. Mit Hilfe von Experimenten erarbeiten die Schüler ein spezifisches Projekt, bei dem Satellitendaten mit realen Daten aus dem Labor unserer Schule in Beziehung gesetzt werden. Die Idee ist, ein Laborprotokoll für die Bewertung des Schutzes und der Sicherung unseres grünen Stadtgebietes "Parco delle Acque" zu erstellen. Das spezifische Verhalten für jeden der folgenden Faktoren: Blattpigmente, Chlorophyll, das ungefähr 65% der Pigmente ausmacht, die Pigmente und die Epidermis, die das Parenchym und Mesophyll erreichen, können direkte Informationen über den Zustand geben, der je nach Gesundheitszustand der Pflanze, der spezifischen Sorte und Art mehr oder weniger entwickelt ist und mit dem Satelliten korreliert. Die Studie wurde mit der experimentellen Aktivität, die als Chromatographie bekannt ist, durchgeführt: Von einem Blatt werden 10 Scheiben mit bekanntem Durchmesser erhalten (entsprechend etwa 0,5 g gefrästem Gewicht) und die Gesamtoberfläche und ihr Frischgewicht werden berechnet. Anschließend werden die Scheiben in einen zuvor gekühlten Mörser gegeben, und nach Zugabe von flüssigem Stickstoff oder Quarzkristallen wird das Material mit dem Stößel zu einem sehr feinen Pulver zerkleinert. Am Ende der Trennung ergibt sich folgende Situation Die Identifizierung einer Verbindung kann auf der Grundlage der von der Front zurückgelegten Strecke erfolgen, d. h. durch Berechnung des RF-Wertes. RF = Start-Band-Abstand/ Start-Front-Abstand Die Auswertung wird mit der Extraktion von Blattpigmenten und Chlorophyll durchgeführt und mit den Daten des Multispektralbildes korreliert. Abbildung 4

Andere Inhalte:

Klima-Detektive-Busiello-R-23-242.pdf

Die Projekte werden von den Teams erstellt und sie übernehmen die volle Verantwortung für die gemeinsamen Daten.
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