Τίτλος του έργου: Χρήση δορυφορικών δεδομένων για την παρακολούθηση της υγείας της βλάστησης στην περιοχή μας

Ομάδα: HRSFC

Hills Road Sixth Form College   Cambridge   Ηνωμένο Βασίλειο   3 Ηλικία του μαθητή: 16-17 ετών

Πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το χρώμα που παρατηρείται από το διάστημα για την παρακολούθηση των αλλαγών που προκαλούνται από τις καιρικές συνθήκες στη βλάστηση στην περιοχή μας στο Cambridgeshire;

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται αύξηση των καύσωνων και των ασυνήθιστα θερμών καιρικών συνθηκών το καλοκαίρι στην περιοχή μας, με αποκορύφωμα τον περσινό καύσωνα του Ιουλίου που έσπασε τα ρεκόρ [1]. Παρατηρήσαμε ότι αυτό είχε ως αποτέλεσμα να προκληθεί βλάβη στην τοπική φυτική ζωή με το χορτάρι να κιτρινίζει και τα δέντρα να μαραίνονται και να πεθαίνουν [2]. Φοβηθήκαμε ότι αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε βλάβη των τοπικών οικοσυστημάτων μας, αν η τάση αυτή συνεχιζόταν. Θέλαμε να μάθουμε τι θα μπορούσε να γίνει περισσότερο κατανοητό με τη χρήση δορυφορικών εικόνων. Ξεκινήσαμε αυτό το έργο με στόχο να διερευνήσουμε τα μοτίβα και τις αλλαγές στη βλάστηση που παρατηρούνται από το διάστημα και αν θα μπορούσαμε να εντοπίσουμε παράγοντες πίσω από αυτές.

Χρησιμοποιήσαμε δεδομένα από τους δορυφόρους Sentinel-2 της ESA [3]. Πρόκειται για ένα ζεύγος δορυφόρων εξοπλισμένων με ένα πολυφασματικό όργανο (MSI), το οποίο μετρά την ακτινοβολία που αντανακλάται από τη γη σε 13 ζώνες. Διαφορετικά μήκη κύματος υποδεικνύουν διαφορετικές επιφάνειες, όπως το νερό, τα σύννεφα, τη φυτική ζωή ή τις αστικές περιοχές. Χρησιμοποιώντας το Sentinel Hub EO Browser [4], αναλύσαμε εικόνες από το 2016 έως το 2022, σε σύνθετο ψευδοχρώμα και σε δείκτη κανονικοποιημένης διαφοράς βλάστησης (NDVI).

Χρησιμοποιήσαμε το σύνθετο ψευδοχρώμα που είναι ενσωματωμένο στον EO Browser, το οποίο χρησιμοποιεί κόκκινη, πράσινη και υπέρυθρη ακτινοβολία για να αναδείξει την πυκνότητα και την υγεία των φυτών. Δείχνει τις αστικές περιοχές με γκρι χρώμα, την πυκνή ανάπτυξη φυτών με κόκκινο χρώμα και την αραιή ανάπτυξη φυτών με πράσινο χρώμα [5]. Αυτό μας επέτρεψε να εντοπίσουμε πού τα φυτά αναπτύσσονται υγιώς και πού αγωνίζονται. Χρησιμοποιήσαμε επίσης το φίλτρο NDVI, το οποίο διαφοροποιεί τους τύπους βλάστησης χρησιμοποιώντας τη χλωροφύλλη στα φύλλα τους. Οι χαμηλότερες τιμές αντιπροσωπεύουν γη, θάμνους και χορτολιβαδικές εκτάσεις, ενώ οι υψηλότερες τιμές αντιπροσωπεύουν δασικές περιοχές [6]. Στη γεωργία, οι καλλιέργειες με χαμηλότερο NVDI είναι γενικά λιγότερο υγιείς.

Δημιουργήσαμε μια σειρά εικόνων χρησιμοποιώντας ψευδοχρώματα και NDVI, προκειμένου να καθορίσουμε ποιο χρωματικό σχήμα θα έδειχνε καλύτερα τις αλλαγές στη βλάστηση με την πάροδο του χρόνου στην τοπική μας περιοχή. Συγκρίναμε σύνολα εικόνων σε παρόμοιες ημερομηνίες το καλοκαίρι κάθε έτους. Οι ημερομηνίες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν όσο το δυνατόν πιο κοντά μεταξύ τους, ώστε να αποφύγουμε τη νεφοκάλυψη. Αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε τις ψευδοχρωματικές εικόνες, οι οποίες έδειχναν μια σαφέστερη αντίθεση μεταξύ υγιούς και μη υγιούς βλάστησης.

Οι εικόνες έχουν διάμετρο ~20 km, αρκετά μεγάλη ώστε να καλύπτουν το Cambridge, τα γύρω χωριά και τις αγροτικές εκτάσεις. Οι εικόνες λήφθηκαν μεταξύ 17-24 Αυγούστου για κάθε έτος. Μόνο έξι έτη δεδομένων ήταν διαθέσιμα, οπότε δεν μπορούμε να βγάλουμε πλήρη συμπεράσματα μόνο από αυτές τις εικόνες. Ωστόσο, μπορέσαμε να εντοπίσουμε έτη κατά τα οποία η βλάστηση ήταν εμφανώς λιγότερο υγιής, γεγονός που συμβαδίζει με μια γενική τάση προς θερμότερα καλοκαίρια και ιδιαίτερους καύσωνες. Για παράδειγμα, το Ηνωμένο Βασίλειο βίωσε 3 σύντομους καύσωνες το καλοκαίρι του 2022, με μέγιστη καταγεγραμμένη θερμοκρασία 40,3 βαθμούς Κελσίου - την υψηλότερη που έχει καταγραφεί ποτέ στο Ηνωμένο Βασίλειο [7]. Η βλάστηση εμφανίζεται ορατά ανθυγιεινή από τις δορυφορικές εικόνες, υποδεικνύοντας αραιή ανάπτυξη φυτών. Αυτό είναι ανησυχητικό, δεδομένου ότι υπάρχουν πολλές καλλιέργειες στην περιοχή που βλάπτονται από ακραία καιρικά φαινόμενα, όπως συζητήθηκε από την κυβέρνηση τον Νοέμβριο του 2022 [8].

Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι αυξήσεις της θερμοκρασίας που προκαλούνται από την κλιματική αλλαγή έχουν σημαντικό αρνητικό αντίκτυπο στην υγεία της βλάστησης, ιδίως των καλλιεργειών, στην περιοχή μας. Η έρευνά μας από μόνη της δεν περιλαμβάνει αρκετά δεδομένα για να συμπεράνουμε οριστικές μακροπρόθεσμες τάσεις, ωστόσο μπορούμε να διακρίνουμε συνδέσεις μεταξύ των υψηλών θερμοκρασιών και των φυτών που δυσκολεύονται να αναπτυχθούν. Σε μελλοντικές έρευνες, θα ήταν καλό να χρησιμοποιηθούν δεδομένα από περισσότερα έτη- και να συγκριθεί η ιστορική υγεία της βλάστησης με μετεωρολογικά δεδομένα από το Met Office, όπως βροχοπτώσεις και μέσες θερμοκρασίες, για να διερευνηθούν περαιτέρω συσχετισμοί μεταξύ της κλιματικής αλλαγής και της υγείας των φυτών.

Θεωρήσαμε ότι ήταν σημαντικό να μοιραστούμε τα ευρήματά μας με τους συνομηλίκους μας, προκειμένου να ευαισθητοποιηθούμε σχετικά με τον αντίκτυπο της κλιματικής αλλαγής στην περιοχή μας. Δημιουργήσαμε μια αφίσα για να ενημερώσουμε τους άλλους για το έργο μας, η οποία παρουσιάστηκε στην οικολογική έκθεση του κολεγίου μας. Ελπίζουμε επίσης να παρουσιάσουμε τα ευρήματά μας στην εφημερίδα του κολεγίου και στην περιβαλλοντική εταιρεία στο μέλλον.

Αναφορές:
[1] https://www.bbc.co.uk/news/uk-england-cambridgeshire-62239990
[2] https://www.cambridgeindependent.co.uk/news/shocking-before-and-after-pictures-show-impact-of-driest-sum-9268984/
[3] https://sentinel.esa.int/web/sentinel/missions/sentinel-2
[4] https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser
[5] https://earthobservatory.nasa.gov/features/FalseColor/page6.php
[6] https://eos.com/make-an-analysis/ndvi/
[7] https://www.metoffice.gov.uk/binaries/content/assets/metofficegovuk/pdf/weather/learn-about/uk-past-events/interesting/2022/2022_03_july_heatwave_v1.pdf
[8] https://committees.parliament.uk/committee/62/environmental-audit-committee/news/174264/to-what-extent-are-global-environmental-changes-affecting-our-food-security/

Κατεβάστε την αφίσα του έργου PDF

ESA-poster-for-eco-fair.pdf

Τα έργα δημιουργούνται από τις ομάδες και αναλαμβάνουν την πλήρη ευθύνη των κοινών δεδομένων.
← Όλα τα έργα