Titolo del progetto: Utilizzo di dati satellitari per monitorare lo stato di salute della vegetazione nella nostra zona.

Squadra: HRSFC

Hills Road Sixth Form College   Cambridge   Regno Unito   3 Età dello studente: 16-17 anni

Come possiamo utilizzare i colori osservabili dallo spazio per monitorare i cambiamenti della vegetazione indotti dalle condizioni atmosferiche nella nostra zona del Cambridgeshire?

Negli ultimi anni, nella nostra zona si è registrato un aumento delle ondate di calore e del clima insolitamente caldo in estate, culminato nell'ondata di calore record dello scorso luglio [1]. Abbiamo notato che questo ha provocato danni alla flora locale, con l'erba che ingialliva e gli alberi che appassivano e morivano [2]. Temevamo che, se questa tendenza fosse continuata, avrebbe potuto danneggiare i nostri ecosistemi locali. Volevamo sapere cosa si poteva capire meglio utilizzando le immagini satellitari. Abbiamo iniziato questo progetto con l'obiettivo di studiare i modelli e i cambiamenti della vegetazione osservabili dallo spazio e di individuare i fattori che li hanno determinati.

Abbiamo utilizzato i dati dei satelliti Sentinel-2 dell'ESA [3]. Si tratta di una coppia di satelliti dotati di uno strumento multispettrale (MSI), che misura la radiazione riflessa dalla Terra in 13 bande. Le diverse lunghezze d'onda indicano superfici diverse come acqua, nuvole, piante o aree urbane. Utilizzando il Sentinel Hub EO Browser [4], abbiamo analizzato le immagini dal 2016 al 2022, in un composito di falsi colori e nell'indice di vegetazione normalizzato (NDVI).

Abbiamo utilizzato il composito a falsi colori integrato nell'EO Browser, che utilizza le radiazioni rosse, verdi e infrarosse per evidenziare la densità e la salute delle piante. Il composito mostra le aree urbane in grigio, la crescita densa delle piante in rosso e quella rada in verde [5]. Questo ci ha permesso di identificare dove le piante crescevano in modo sano e dove invece erano in difficoltà. Abbiamo anche utilizzato il filtro NDVI, che distingue i tipi di vegetazione in base alla clorofilla delle foglie. I valori più bassi rappresentano la terra, gli arbusti e i pascoli, mentre quelli più alti rappresentano le aree boschive [6]. In agricoltura, le colture con un NVDI più basso sono generalmente meno sane.

Abbiamo prodotto una serie di immagini utilizzando il falso colore e l'NDVI per stabilire quale schema di colori mostrasse meglio i cambiamenti della vegetazione nel tempo nella nostra area locale. Abbiamo confrontato set di immagini in date simili nell'estate di ogni anno. Le date utilizzate sono state le più vicine possibili, tenendo conto della copertura nuvolosa. Abbiamo deciso di utilizzare le immagini in falsi colori, che mostravano un contrasto più netto tra vegetazione sana e malsana.

Le immagini hanno un'estensione di circa 20 km, abbastanza ampia da coprire Cambridge, i villaggi circostanti e i terreni agricoli. Le immagini sono state scattate tra il 17 e il 24 agosto di ogni anno. Sono disponibili solo sei anni di dati, quindi non possiamo trarre conclusioni complete solo da queste immagini. Tuttavia, siamo stati in grado di identificare gli anni in cui la vegetazione era visibilmente meno sana, in linea con una tendenza generale verso estati più calde e particolari ondate di calore. Ad esempio, il Regno Unito ha sperimentato 3 brevi ondate di calore nell'estate del 2022, con una temperatura massima registrata di 40,3 gradi Celsius, la più alta mai registrata nel Regno Unito [7]. La vegetazione appare visibilmente malsana dalle immagini satellitari, indicando una crescita rada delle piante. Questo è preoccupante, poiché nell'area ci sono molte colture che vengono danneggiate da eventi meteorologici estremi, come discusso dal governo nel novembre 2022 [8].

Possiamo dedurre che gli aumenti di temperatura causati dal cambiamento climatico hanno un impatto negativo significativo sulla salute della vegetazione, in particolare delle colture, nella nostra zona. La nostra indagine, da sola, non include dati sufficienti per concludere tendenze definitive a lungo termine, ma possiamo vedere connessioni tra le alte temperature e le piante che faticano a crescere. Nelle indagini future, sarebbe opportuno utilizzare dati relativi a un numero maggiore di anni e confrontare la salute della vegetazione storica con i dati meteorologici del Met Office, come le precipitazioni e le temperature medie, per studiare ulteriori correlazioni tra i cambiamenti climatici e la salute delle piante.

Abbiamo pensato che fosse importante condividere i nostri risultati con i nostri coetanei per sensibilizzare l'opinione pubblica sull'impatto del cambiamento climatico nella nostra zona. Abbiamo creato un poster per informare gli altri del nostro progetto, che è stato presentato alla Fiera ecologica del nostro college. Speriamo anche di presentare i nostri risultati al giornale dell'università e alla Società per l'ambiente in futuro.

Riferimenti:
[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/

Scarica il poster del progetto in PDF

ESA-poster-per-eco-fair.pdf

I progetti sono creati dai team e si assumono la piena responsabilità dei dati condivisi.
← Tutti i progetti