Projekti pealkiri: Satelliidiandmete kasutamine meie kohaliku piirkonna taimestiku tervise jälgimiseks

Meeskond: HRSFC

Hills Road Sixth Form College   Cambridge   Ühendkuningriik   3 Õpilase vanus: 16-17 aastat vana

Kuidas saame kasutada kosmosest vaadeldavaid värve, et jälgida ilmastiku poolt põhjustatud muutusi taimestikus meie piirkonnas Cambridgeshire'is?

Viimastel aastatel on kuumalained ja ebatavaliselt kuumad ilmad meie piirkonnas suviti sagenenud, mis kulmineerus eelmise aasta rekordilise kuumalaine juulis [1]. Märkasime, et see kahjustas kohalikku taimestikku: rohi kolletas ning puud närbusid ja surid ära [2]. Me kartsime, et kui selline suundumus jätkub, võib see kahjustada meie kohalikke ökosüsteeme. Tahtsime teada, mida saaks satelliidipiltide abil täpsemalt mõista. Alustasime seda projekti eesmärgiga uurida kosmosest vaadeldavaid mustreid ja muutusi taimestikus ning seda, kas suudame tuvastada nende taga olevaid tegureid.

Me kasutasime ESA satelliitide Sentinel-2 andmeid [3]. Tegemist on paari satelliidiga, mis on varustatud multispektraalse instrumendiga (MSI), mis mõõdab Maast peegelduvat kiirgust 13 sagedusalas. Erinevad lainepikkused näitavad erinevaid pindu, näiteks vett, pilvi, taimestikku või linnapiirkondi. Kasutades Sentinel Hub EO Browser'i [4], analüüsisime pilte aastatel 2016-2022, valevärvide komposiitena ja normaliseeritud erinevuse taimestikuindeksina (NDVI).

Me kasutasime EO Browser'i sisseehitatud valevärvide komposiiti, mis kasutab punast, rohelist ja infrapunakiirgust, et rõhutada taimede tihedust ja tervist. See näitab linnapiirkondi halli värviga, tihedat taimekasvu punasega ja hõredat taimekasvu rohelisega [5]. See võimaldas meil tuvastada, kus taimed kasvavad tervelt ja kus nad on hädas. Samuti kasutasime NDVI-filtrit, mis eristab taimeliike nende lehtede klorofülli järgi. Madalamad väärtused tähistavad maad, põõsaid ja rohumaad, samas kui kõrgemad väärtused tähistavad metsaalasid [6]. Põllumajanduses on madalama NVDI väärtusega põllukultuurid üldiselt vähem terved.

Valmistasime valevärvi ja NDVI abil erinevaid pilte, et teha kindlaks, milline värviskeem näitaks kõige paremini taimestiku muutusi aja jooksul meie kohalikus piirkonnas. Võrdleme pildikomplekte iga aasta suvel sarnastel kuupäevadel. Kasutati võimalikult lähestikku asuvaid kuupäevi, lähtudes pilvisusest. Otsustasime kasutada valevärvilisi pilte, mis näitasid selgemat kontrasti terve ja ebaterve taimestiku vahel.

Piltide laius on ~20 km, mis on piisavalt lai, et katta Cambridge'i, ümbritsevaid külasid ja põllumaad. Pildid on tehtud 17.-24. augustini igal aastal. Andmeid oli ainult kuue aasta kohta, seega ei saa ainult nende piltide põhjal teha täielikke järeldusi. Siiski suutsime tuvastada aastad, mil taimestik oli silmnähtavalt vähem terve, mis on kooskõlas üldise suundumusega kuumemate suvede ja eriliste kuumalainete suunas. Näiteks 2022. aasta suvel oli Ühendkuningriigis 3 lühikest kuumalainet, mille puhul registreeriti 40,3 kraadi Celsiuse tipptemperatuur, mis on Ühendkuningriigi kõigi aegade kõrgeim temperatuur [7]. Taimestik tundub satelliidipiltidelt nähtavalt ebatervislik, mis viitab taimede hõredale kasvule. See on murettekitav, kuna piirkonnas on palju põllukultuure, mida äärmuslikud ilmastikunähtused kahjustavad, nagu valitsus arutas novembris 2022 [8].

Me võime järeldada, et kliimamuutusest tingitud temperatuuri tõusul on märkimisväärne negatiivne mõju meie piirkonna taimestiku, eriti põllukultuuride tervisele. Meie uurimine üksi ei sisalda piisavalt andmeid, et järeldada mingeid kindlaid pikaajalisi suundumusi, kuid me näeme seoseid kõrgete temperatuuride ja taimede kasvuvõimetuse vahel. Tulevaste uurimuste puhul oleks hea kasutada rohkemate aastate andmeid ning võrrelda taimede tervisliku seisundi kohta saadud ajaloolisi andmeid Met Office'i ilmastikuteabe, näiteks sademete ja keskmise temperatuuri kohta, et uurida täiendavaid seoseid kliimamuutuste ja taimede tervise vahel.

Leidsime, et on oluline jagada oma järeldusi kolleegidega, et tõsta teadlikkust kliimamuutuste mõjust meie kohalikule piirkonnale. Me koostasime plakati, et teavitada teisi meie projektist, mida esitleti meie kolledži ökomessil. Samuti loodame oma tulemusi tulevikus tutvustada kolledži ajalehele ja keskkonnaühingule.

Viited:
[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/

Lae alla projekti plakat PDF

ESA-poster-for-eco-fair.pdf

Projektid luuakse meeskondade poolt ja nad võtavad täieliku vastutuse jagatud andmete eest.
← Kõik projektid