Názov projektu: Používanie satelitných údajov na monitorovanie stavu vegetácie v našej oblasti

Tím: HRSFC

Hills Road Sixth Form College   Cambridge   Spojené kráľovstvo   3 Vek študenta: 16-17 rokov

Ako môžeme využiť farby pozorovateľné z vesmíru na monitorovanie zmien vegetácie spôsobených počasím v našej oblasti Cambridgeshire?

V posledných rokoch sa v našej oblasti zvýšil počet vĺn horúčav a nezvyčajne horúceho počasia v lete, čo vyvrcholilo minuloročnou rekordnou júlovou vlnou horúčav [1]. Všimli sme si, že to malo za následok poškodenie miestnych rastlín, keď tráva zožltla a stromy zvädli a odumreli [2]. Obávali sme sa, že ak by tento trend pokračoval, mohlo by to viesť k poškodeniu našich miestnych ekosystémov. Chceli sme zistiť, čo by sa dalo ďalej pochopiť pomocou satelitných snímok. Tento projekt sme začali s cieľom preskúmať zákonitosti a zmeny vegetácie pozorovateľné z vesmíru a či by sme mohli identifikovať nejaké faktory, ktoré za nimi stoja.

Použili sme údaje zo satelitov ESA Sentinel-2 [3]. Ide o dvojicu satelitov vybavených multispektrálnym prístrojom (MSI), ktorý meria žiarenie odrazené od Zeme v 13 pásmach. Rôzne vlnové dĺžky indikujú rôzne povrchy, napríklad vodu, oblaky, rastliny alebo mestské oblasti. Pomocou prehliadača Sentinel Hub EO Browser [4] sme analyzovali snímky z rokov 2016 až 2022, a to vo falošnom farebnom kompozite a v normovanom rozdielovom vegetačnom indexe (NDVI).

Použili sme falošný farebný kompozit zabudovaný do prehliadača EO Browser, ktorý využíva červené, zelené a infračervené žiarenie na zvýraznenie hustoty a zdravotného stavu rastlín. Mestské oblasti zobrazuje sivou farbou, hustý rast rastlín červenou a riedky rast rastlín zelenou [5]. To nám umožnilo určiť, kde rastliny rastú zdravo a kde majú problémy. Použili sme aj filter NDVI, ktorý rozlišuje typy vegetácie pomocou chlorofylu v ich listoch. Nižšie hodnoty predstavujú zem, kríky a trávnaté plochy, zatiaľ čo vyššie hodnoty predstavujú lesné plochy [6]. V poľnohospodárstve sú plodiny s nižšou hodnotou NVDI vo všeobecnosti menej zdravé.

Vytvorili sme rad snímok s použitím falošných farieb a NDVI, aby sme zistili, ktorá farebná schéma najlepšie zobrazí zmeny vegetácie v priebehu času v našej miestnej oblasti. Porovnávali sme súbory snímok v podobných termínoch v lete každého roka. Použité dátumy boli čo najbližšie k sebe, pričom sme pracovali s oblačnosťou. Rozhodli sme sa použiť falošné farebné snímky, na ktorých bol zreteľnejší kontrast medzi zdravou a nezdravou vegetáciou.

Snímky majú priemer ~20 km, čo je dostatočná šírka na pokrytie mesta Cambridge, okolitých dedín a poľnohospodárskej pôdy. Snímky boli zhotovené v období od 17. do 24. augusta pre každý rok. K dispozícii bolo len šesť rokov údajov, takže len z týchto snímok nemôžeme vyvodiť žiadne úplné závery. Podarilo sa nám však identifikovať roky, v ktorých bola vegetácia viditeľne menej zdravá, čo súviselo so všeobecným trendom smerom k teplejším letám a konkrétnym vlnám horúčav. Napríklad v Spojenom kráľovstve sa v lete 2022 vyskytli 3 krátke vlny horúčav s maximálnou zaznamenanou teplotou 40,3 stupňa Celzia - najvyššou v histórii Spojeného kráľovstva [7]. Vegetácia sa zo satelitných snímok viditeľne javí ako nezdravá, čo naznačuje riedky rast rastlín. Je to znepokojujúce, keďže v tejto oblasti sa nachádza veľa plodín, ktorým extrémne výkyvy počasia škodia, ako o tom hovorila vláda v novembri 2022 [8].

Môžeme usudzovať, že zvýšenie teploty spôsobené zmenou klímy má výrazný negatívny vplyv na zdravie vegetácie, najmä plodín, v našej oblasti. Samotné naše skúmanie neobsahuje dostatok údajov na vyvodenie definitívnych dlhodobých trendov, môžeme však vidieť súvislosti medzi vysokými teplotami a rastlinami, ktoré majú problémy s rastom. V budúcich výskumoch by bolo dobré použiť údaje z viacerých rokov; a porovnať historický zdravotný stav vegetácie s údajmi o počasí z meteorologického úradu, ako sú zrážky a priemerné teploty, aby sa preskúmali ďalšie súvislosti medzi zmenou klímy a zdravotným stavom rastlín.

Považovali sme za dôležité podeliť sa o naše zistenia s našimi rovesníkmi, aby sme zvýšili povedomie o vplyve zmeny klímy na našu miestnu oblasť. Vytvorili sme plagát, aby sme ostatných informovali o našom projekte, ktorý sme prezentovali na veľtrhu ekológie na našej škole. Dúfame tiež, že v budúcnosti predstavíme naše zistenia v novinách kolégia a v environmentálnej spoločnosti.

Odkazy:
[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/

Stiahnuť plagát projektu PDF

ESA-poster-for-eco-fair.pdf

Projekty vytvárajú tímy a preberajú plnú zodpovednosť za zdieľané údaje.
← Všetky projekty