A projekt címe: Műholdas adatok felhasználása a helyi növényzet állapotának nyomon követésére

Csapat: HRSFC

Hills Road Sixth Form College   Cambridge   Egyesült Királyság   3 A diák életkora: 16-17 évesek

Hogyan használhatjuk az űrből megfigyelhető színeket a növényzet időjárás okozta változásainak nyomon követésére a mi területünkön, Cambridgeshire-ben?

Az elmúlt években megszaporodtak a hőhullámok és a szokatlanul forró nyári időjárás térségünkben, amelynek csúcspontja a tavalyi rekordot döntő júliusi hőhullám volt [1]. Észrevettük, hogy ez a helyi növényvilágot károsította: a fű elsárgult, a fák elhervadtak és elpusztultak [2]. Attól tartottunk, hogy ha ez a tendencia folytatódik, az a helyi ökoszisztémák károsodásához vezethet. Szerettük volna megtudni, hogy a műholdfelvételek segítségével mit lehetne jobban megérteni. Azzal a céllal kezdtük el ezt a projektet, hogy megvizsgáljuk a növényzetben az űrből megfigyelhető mintázatokat és változásokat, és hogy azonosítani tudjuk-e az ezek mögött álló tényezőket.

Az ESA Sentinel-2 műholdjainak adatait használtuk fel [3]. Ezek egy olyan műholdpár, amely multispektrális műszerrel (MSI) van felszerelve, amely 13 sávban méri a Földről visszavert sugárzást. A különböző hullámhosszak különböző felületeket, például vizet, felhőket, növényeket vagy városi területeket jeleznek. A Sentinel Hub EO Browser [4] segítségével elemeztük a 2016 és 2022 közötti képeket, hamis színkompozitban és a normalizált differenciált vegetációs indexben (NDVI).

Az EO Browserbe épített hamis színkompozitot használtuk, amely a vörös, zöld és infravörös sugárzást használja a növények sűrűségének és egészségének kiemelésére. A városi területeket szürkével, a sűrű növénynövekedést pirossal, a gyér növénynövekedést pedig zölddel mutatja [5]. Ez lehetővé tette számunkra, hogy azonosítsuk, hol nőnek egészségesen a növények, és hol küszködnek. Az NDVI-szűrőt is használtuk, amely a levelekben lévő klorofill alapján különbözteti meg a növényzet típusait. Az alacsonyabb értékek a földet, a cserjéket és a gyepterületeket, míg a magasabb értékek az erdős területeket jelölik [6]. A mezőgazdaságban az alacsonyabb NVDI-vel rendelkező növények általában kevésbé egészségesek.

Számos képet készítettünk hamis szín és NDVI használatával, hogy megállapítsuk, melyik színséma mutatja meg legjobban a növényzet időbeli változásait a helyi területen. Az egyes évek nyarán hasonló időpontokban készített képsorozatokat hasonlítottunk össze. A felhasznált időpontok a lehető legközelebb voltak egymáshoz, a felhőzetet figyelembe véve. Úgy döntöttünk, hogy a hamis színű képeket használjuk, amelyek világosabb kontrasztot mutatnak az egészséges és az egészségtelen növényzet között.

A képek átmérője ~20 km, ami elég széles ahhoz, hogy lefedje Cambridge-t, a környező falvakat és mezőgazdasági területeket. A képek minden évben augusztus 17-24. között készültek. Csak hat év adatai álltak rendelkezésre, így csak ezekből a képekből nem vonhatunk le teljes körű következtetéseket. Azonosítani tudtuk azonban azokat az éveket, amikor a növényzet láthatóan kevésbé volt egészséges, ami egybeesik a forróbb nyarak és a hőhullámok általános tendenciájával. Az Egyesült Királyságban például 2022 nyarán 3 rövid hőhullámot tapasztaltak, amelyek során 40,3 Celsius-fokos csúcshőmérsékletet regisztráltak, ami az Egyesült Királyságban a valaha mért legmagasabb hőmérséklet volt [7]. A növényzet a műholdfelvételeken láthatóan egészségtelennek tűnik, ami gyér növénynövekedésre utal. Ez azért aggasztó, mert a területen számos olyan termény van, amelyet károsítanak a szélsőséges időjárási események, amint arról a kormány 2022 novemberében beszélt [8].

Ebből arra következtethetünk, hogy az éghajlatváltozás okozta hőmérséklet-emelkedés jelentős negatív hatással van a növényzet, különösen a növények egészségére a helyi térségünkben. A mi vizsgálatunk önmagában nem tartalmaz elegendő adatot ahhoz, hogy végleges hosszú távú tendenciákra lehessen következtetni, azonban összefüggéseket láthatunk a magas hőmérséklet és a növények növekedési nehézségei között. A jövőbeni vizsgálatok során jó lenne több év adatait felhasználni; és összehasonlítani a növényzet egészségét a Met Office időjárási adataival, például a csapadékmennyiséggel és az átlaghőmérséklettel, hogy további összefüggéseket vizsgálhassunk az éghajlatváltozás és a növények egészsége között.

Úgy gondoltuk, hogy fontos, hogy megosszuk az eredményeinket társainkkal, hogy felhívjuk a figyelmet az éghajlatváltozás helyi területünkre gyakorolt hatására. Készítettünk egy plakátot, hogy tájékoztassuk a többieket a projektünkről, amelyet bemutattunk a főiskola ökovásárán. Reméljük, hogy a jövőben a főiskola újságjának és a Környezetvédelmi Társaságnak is bemutathatjuk eredményeinket.

Hivatkozások:
[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/

Projektplakát letöltése PDF

ESA-poster-for-eco-fair.pdf

A projekteket a csapatok hozzák létre, és teljes felelősséget vállalnak a megosztott adatokért.
← Minden projekt