Título do projeto: Utilizar dados de satélite para monitorizar o estado da vegetação na nossa área local

Equipe: HRSFC

Hills Road Sixth Form College   Cambridge   Reino Unido   3 A idade do aluno: 16-17 anos de idade

Como podemos utilizar a cor observável a partir do espaço para monitorizar as alterações induzidas pelo clima na vegetação da nossa zona de Cambridgeshire?

Nos últimos anos, tem havido um aumento das ondas de calor e do tempo invulgarmente quente no verão na nossa região, culminando na onda de calor de julho do ano passado, que bateu o recorde [1]. Verificámos que esta situação provocou danos na flora local, com a relva a amarelecer e as árvores a murchar e a morrer [2]. Receámos que esta situação pudesse causar danos aos nossos ecossistemas locais se a tendência se mantivesse. Queríamos saber o que poderia ser melhor compreendido utilizando imagens de satélite. Começámos este projeto com o objetivo de investigar padrões e alterações na vegetação observáveis a partir do espaço, e se podíamos identificar quaisquer factores por detrás deles.

Utilizámos dados dos satélites Sentinel-2 da ESA [3]. Trata-se de um par de satélites equipados com um Instrumento Multiespectral (MSI), que mede a radiação reflectida pela Terra em 13 bandas. Diferentes comprimentos de onda indicam diferentes superfícies, como água, nuvens, plantas ou áreas urbanas. Utilizando o Sentinel Hub EO Browser [4], analisámos imagens de 2016 a 2022, num composto de falsa cor, e no Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI).

Utilizámos o composto de cores falsas integrado no EO Browser, que utiliza radiação vermelha, verde e infravermelha para realçar a densidade e a saúde das plantas. Mostra as áreas urbanas a cinzento, o crescimento denso das plantas a vermelho e o crescimento esparso das plantas a verde [5]. Isto permitiu-nos identificar onde as plantas estavam a crescer de forma saudável e onde estavam a ter dificuldades. Também utilizámos o filtro NDVI, que diferencia os tipos de vegetação utilizando a clorofila nas suas folhas. Os valores mais baixos representam a terra, os arbustos e os prados, enquanto os valores mais altos representam as zonas florestais [6]. Na agricultura, as culturas com um NVDI mais baixo são geralmente menos saudáveis.

Produzimos uma série de imagens utilizando cores falsas e NDVI para determinar qual o esquema de cores que melhor mostraria as alterações na vegetação ao longo do tempo na nossa área local. Comparámos conjuntos de imagens em datas semelhantes no verão de cada ano. As datas utilizadas foram o mais próximas possível, tendo em conta a cobertura de nuvens. Decidimos utilizar as imagens de cores falsas, que mostravam um contraste mais claro entre a vegetação saudável e a não saudável.

As imagens têm cerca de 20 km de largura, o suficiente para cobrir Cambridge, as aldeias circundantes e as terras agrícolas. As imagens foram obtidas entre 17 e 24 de agosto de cada ano. Só estavam disponíveis seis anos de dados, pelo que não podemos tirar conclusões completas apenas com base nestas imagens. No entanto, foi possível identificar os anos em que a vegetação estava visivelmente menos saudável, o que coincidiu com uma tendência geral para verões mais quentes e ondas de calor específicas. Por exemplo, o Reino Unido registou 3 ondas de calor curtas durante o verão de 2022, com uma temperatura máxima registada de 40,3 graus Celsius - a mais elevada de sempre no Reino Unido [7]. A vegetação parece visivelmente pouco saudável nas imagens de satélite, indicando um crescimento escasso das plantas. Este facto é preocupante, uma vez que existem muitas culturas na zona que são prejudicadas por fenómenos meteorológicos extremos, tal como discutido pelo governo em novembro de 2022 [8].

Podemos inferir que os aumentos de temperatura provocados pelas alterações climáticas têm um impacto negativo significativo na saúde da vegetação, nomeadamente das culturas, na nossa área local. A nossa investigação, por si só, não inclui dados suficientes para concluir quaisquer tendências definitivas a longo prazo, no entanto, podemos ver ligações entre temperaturas elevadas e plantas com dificuldades de crescimento. Em investigações futuras, seria bom utilizar dados de mais anos e comparar a saúde histórica da vegetação com dados meteorológicos do Met Office, como a precipitação e as temperaturas médias, para investigar mais correlações entre as alterações climáticas e a saúde das plantas.

Pensámos que era importante partilhar as nossas descobertas com os nossos colegas, a fim de aumentar a sensibilização para o impacto das alterações climáticas na nossa área local. Criámos um cartaz para informar os outros sobre o nosso projeto, que foi apresentado na Eco Fair do nosso colégio. Também esperamos apresentar as nossas descobertas ao jornal do colégio e à Sociedade do Ambiente no futuro.

Referências:
[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/

Descarregar PDF do cartaz do projecto

ESA-poster-for-eco-fair.pdf

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