Projecttitel: Satellietgegevens gebruiken om de gezondheid van de vegetatie in onze omgeving te controleren

Team: HRSFC

Hills Road Zesde Vorm College   Cambridge   Verenigd Koninkrijk   3 Leeftijd student: 16-17 jaar oud

Hoe kunnen we vanuit de ruimte waarneembare kleuren gebruiken om door het weer veroorzaakte veranderingen in de vegetatie in ons gebied in Cambridgeshire te controleren?

De afgelopen jaren is het aantal hittegolven en ongewoon warm weer in de zomer in ons gebied toegenomen, met als hoogtepunt de recordhittegolf van juli vorig jaar [1]. We merkten dat dit resulteerde in schade aan de lokale plantengroei, met vergeling van het gras en verwelkende en stervende bomen [2]. We vreesden dat dit zou kunnen leiden tot schade aan onze lokale ecosystemen als deze trend zich zou voortzetten. We wilden weten wat er verder begrepen kon worden met behulp van satellietbeelden. We begonnen dit project met het doel om patronen en veranderingen in de vegetatie te onderzoeken die vanuit de ruimte konden worden waargenomen, en of we factoren konden identificeren die daaraan ten grondslag lagen.

Wij gebruikten gegevens van de Sentinel-2 satellieten van de ESA [3]. Dit zijn twee satellieten die zijn uitgerust met een Multispectraal Instrument (MSI), dat de straling meet die door de aarde in 13 banden wordt gereflecteerd. Verschillende golflengtes geven verschillende oppervlakken aan, zoals water, wolken, planten of stedelijke gebieden. Met behulp van de Sentinel Hub EO Browser [4] hebben we beelden van 2016 tot 2022 geanalyseerd, in een false colour composiet en in de Normalised Difference Vegetation Index (NDVI).

We gebruikten de valse kleurencompositie die is ingebouwd in de EO Browser, die rode, groene en infrarode straling gebruikt om de dichtheid en gezondheid van planten te benadrukken. Het toont stedelijke gebieden in grijs, dichte plantengroei in rood en schaarse plantengroei in groen [5]. Zo konden we zien waar planten gezond groeiden en waar ze het moeilijk hadden. We gebruikten ook het NDVI-filter, dat onderscheid maakt tussen soorten vegetatie aan de hand van het chlorofyl in hun bladeren. Lagere waarden staan voor aarde, struiken en grasland, terwijl hogere waarden voor beboste gebieden staan [6]. In de landbouw zijn gewassen met een lagere NVDI over het algemeen minder gezond.

We hebben een reeks beelden gemaakt met false colour en NDVI om vast te stellen welk kleurenschema de veranderingen in vegetatie in de loop van de tijd in ons lokale gebied het beste zou weergeven. We vergeleken sets beelden op vergelijkbare data in de zomer van elk jaar. De gebruikte data lagen zo dicht mogelijk bij elkaar, waarbij rekening werd gehouden met bewolking. We besloten om de false colour beelden te gebruiken, die een duidelijker contrast lieten zien tussen gezonde en ongezonde vegetatie.

De beelden hebben een diameter van ~20 km, breed genoeg om Cambridge, omliggende dorpen en landbouwgrond te bedekken. De beelden werden voor elk jaar genomen tussen 17 en 24 augustus. Er waren slechts zes jaar aan gegevens beschikbaar, dus we kunnen geen volledige conclusies trekken uit deze beelden alleen. We konden echter wel jaren identificeren waarin de vegetatie zichtbaar minder gezond was, wat overeenkwam met een algemene trend naar hetere zomers en bepaalde hittegolven. Het VK kende bijvoorbeeld 3 korte hittegolven in de zomer van 2022, met een piektemperatuur van 40,3 graden Celsius - de hoogste temperatuur in het VK ooit [7]. De vegetatie lijkt zichtbaar ongezond op de satellietbeelden, wat wijst op een schaarse plantengroei. Dit is zorgwekkend omdat er veel gewassen in het gebied zijn die schade ondervinden van extreme weersomstandigheden, zoals de regering in november 2022 heeft besproken [8].

We kunnen hieruit afleiden dat de temperatuurstijgingen als gevolg van de klimaatverandering een aanzienlijke negatieve invloed hebben op de gezondheid van de vegetatie, met name gewassen, in ons gebied. Ons onderzoek alleen bevat niet genoeg gegevens om definitieve langetermijntrends te concluderen, maar we kunnen wel verbanden zien tussen hoge temperaturen en planten die moeite hebben om te groeien. In toekomstige onderzoeken zou het goed zijn om gegevens van meer jaren te gebruiken en om de historische gezondheid van de vegetatie te vergelijken met weergegevens van het Meteorologisch Instituut, zoals neerslag en gemiddelde temperaturen, om verdere correlaties tussen klimaatverandering en de gezondheid van planten te onderzoeken.

We vonden het belangrijk om onze bevindingen te delen met onze medestudenten om hen bewust te maken van de gevolgen van klimaatverandering voor onze omgeving. We hebben een poster gemaakt om anderen op de hoogte te brengen van ons project, die gepresenteerd werd op de Eco Fair van onze hogeschool. We hopen onze bevindingen in de toekomst ook aan de universiteitskrant en de Milieuvereniging te kunnen presenteren.

Referenties:
[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/

Download projectposter PDF

ESA-poster-voor-eco-beurs.pdf

Projecten worden gemaakt door de teams en zij nemen de volledige verantwoordelijkheid voor de gedeelde gegevens.
← Alle projecten