Titlul proiectului: Utilizarea datelor din satelit pentru a monitoriza starea de sănătate a vegetației din zona noastră locală

Echipa: HRSFC

Colegiul Hills Road Sixth Form College   Cambridge   Regatul Unit   3 Vârsta elevului: 16-17 ani

Cum putem folosi culorile observabile din spațiu pentru a monitoriza schimbările induse de vreme în vegetația din zona noastră din Cambridgeshire?

În ultimii ani, în zona noastră s-a înregistrat o creștere a valurilor de căldură și a vremii neobișnuit de călduroase în timpul verii, culminând cu valul de căldură record din luna iulie a anului trecut [1]. Am observat că acest lucru a dus la afectarea plantelor locale, iarba îngălbenindu-se, iar copacii ofilindu-se și murind [2]. Ne-am temut că acest lucru ar putea duce la afectarea ecosistemelor noastre locale dacă tendința ar continua. Am dorit să aflăm ce se poate înțelege mai bine cu ajutorul imaginilor din satelit. Am început acest proiect cu scopul de a investiga modelele și schimbările de vegetație observabile din spațiu și de a vedea dacă putem identifica factorii care stau la baza acestora.

Am folosit date de la sateliții Sentinel-2 ai ESA [3]. Aceștia sunt o pereche de sateliți echipați cu un instrument multispectral (MSI), care măsoară radiațiile reflectate de Pământ în 13 benzi. Diferitele lungimi de undă indică diferite suprafețe, cum ar fi apa, norii, plantele sau zonele urbane. Cu ajutorul Sentinel Hub EO Browser [4], am analizat imagini din 2016 până în 2022, într-un compozit de culori false și în indicele de vegetație prin diferență normalizată (Normalised Difference Vegetation Index - NDVI).

Am folosit compozitul de culori false integrat în EO Browser, care utilizează radiații roșii, verzi și infraroșii pentru a evidenția densitatea și sănătatea plantelor. Acesta arată zonele urbane în gri, creșterea densă a plantelor în roșu și creșterea rară a plantelor în verde [5]. Acest lucru ne-a permis să identificăm locurile în care plantele creșteau sănătos și cele în care aveau probleme. De asemenea, am folosit filtrul NDVI, care face diferența între tipurile de vegetație folosind clorofila din frunzele acestora. Valorile mai mici reprezintă pământul, arbuștii și pășunile, în timp ce valorile mai mari reprezintă zonele împădurite [6]. În agricultură, culturile cu un NVDI mai mic sunt, în general, mai puțin sănătoase.

Am produs o serie de imagini folosind culori false și NDVI pentru a stabili ce schemă de culori ar arăta cel mai bine schimbările de vegetație în timp în zona noastră locală. Am comparat seturi de imagini la date similare în vara fiecărui an. Datele utilizate au fost cât mai apropiate posibil, în funcție de acoperirea norilor. Am decis să folosim imaginile cu culori false, care arătau un contrast mai clar între vegetația sănătoasă și cea nesănătoasă.

Imaginile au un diametru de ~20 km, suficient de mare pentru a acoperi Cambridge, satele din jur și terenurile agricole. Imaginile au fost realizate în perioada 17-24 august pentru fiecare an. Au fost disponibili doar șase ani de date, așa că nu putem trage concluzii complete doar din aceste imagini. Cu toate acestea, am reușit să identificăm anii în care vegetația a fost vizibil mai puțin sănătoasă, ceea ce se potrivește cu o tendință generală către veri mai călduroase și valuri de căldură deosebite. De exemplu, Marea Britanie a avut parte de 3 valuri de căldură scurte în vara anului 2022, cu o temperatură maximă înregistrată de 40,3 grade Celsius - cea mai mare înregistrată vreodată în Marea Britanie [7]. Vegetația pare vizibil nesănătoasă din imaginile din satelit, indicând o creștere rară a plantelor. Acest lucru este îngrijorător, deoarece există multe culturi în zonă care sunt afectate de fenomenele meteorologice extreme, după cum a discutat guvernul în noiembrie 2022 [8].

Se poate deduce că creșterile de temperatură cauzate de schimbările climatice au un impact negativ semnificativ asupra sănătății vegetației, în special a culturilor, în zona noastră locală. Investigația noastră nu include suficiente date pentru a concluziona vreo tendință definitivă pe termen lung, însă putem observa legături între temperaturile ridicate și plantele care se luptă să crească. În investigațiile viitoare, ar fi bine să se utilizeze date din mai mulți ani și să se compare sănătatea istorică a vegetației cu datele meteorologice de la Met Office, cum ar fi precipitațiile și temperaturile medii, pentru a investiga alte corelații între schimbările climatice și sănătatea plantelor.

Ne-am gândit că este important să împărtășim concluziile noastre cu colegii noștri pentru a crește gradul de conștientizare cu privire la impactul schimbărilor climatice asupra zonei noastre locale. Am creat un poster pentru a-i informa pe ceilalți despre proiectul nostru, care a fost prezentat la Târgul ecologic al colegiului nostru. Sperăm, de asemenea, să ne prezentăm concluziile în ziarul colegiului și în cadrul Societății de mediu în viitor.

Referințe:
[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/

Descărcați posterul proiectului PDF

ESA-poster-for-eco-fair.pdf

Proiectele sunt create de către echipe și acestea își asumă întreaga responsabilitate pentru datele partajate.
← Toate proiectele