Naslov projekta: Uporaba satelitskih podatkov za spremljanje stanja vegetacije na našem lokalnem območju

Ekipa: HRSFC

Hills Road Sixth Form College   Cambridge   Združeno kraljestvo   3 Starost učenca: 16-17 let

Kako lahko uporabimo barve, ki jih je mogoče opazovati iz vesolja, za spremljanje vremensko pogojenih sprememb vegetacije na našem območju Cambridgeshire?

V zadnjih letih se je na našem območju povečalo število vročinskih valov in nenavadno vročega vremena poleti, vrhunec pa je dosegel lanski rekordni julijski vročinski val [1]. Opazili smo, da je to škodovalo lokalnemu rastlinstvu, saj je trava porumenela, drevesa pa so ovenela in odmrla [2]. Bali smo se, da bi to lahko povzročilo škodo našim lokalnim ekosistemom, če bi se ta trend nadaljeval. Želeli smo izvedeti, kaj je mogoče dodatno razumeti s pomočjo satelitskih posnetkov. Ta projekt smo začeli z namenom, da bi raziskali vzorce in spremembe vegetacije, ki jih je mogoče opazovati iz vesolja, ter ugotovili, ali lahko ugotovimo kakšne dejavnike, ki so za tem.

Uporabili smo podatke s satelitov Sentinel-2, ki jih je izdelala ESA [3]. Gre za par satelitov, opremljenih z multispektralnim instrumentom (MSI), ki v 13 pasovih meri sevanje, ki se odbija od Zemlje. Različne valovne dolžine označujejo različne površine, kot so voda, oblaki, rastline ali urbana območja. Z uporabo brskalnika Sentinel Hub EO Browser [4] smo analizirali posnetke od leta 2016 do leta 2022, in sicer v lažnem barvnem kompozitu in v normaliziranem indeksu razlike vegetacije (NDVI).

Uporabili smo lažno barvno kompozicijo, vgrajeno v pregledovalnik EO Browser, ki uporablja rdeče, zeleno in infrardeče sevanje za poudarjanje gostote in zdravja rastlin. Mestna območja prikazuje s sivo, gosto rastje rastlin z rdečo, redko rastje rastlin pa z zeleno [5]. To nam je omogočilo ugotoviti, kje rastline rastejo zdravo in kje imajo težave. Uporabili smo tudi filter NDVI, ki na podlagi klorofila v listih razlikuje med vrstami rastlinja. Nižje vrednosti predstavljajo zemljo, grmovje in travnike, višje vrednosti pa gozdna območja [6]. V kmetijstvu so posevki z nižjo vrednostjo NVDI na splošno manj zdravi.

Izdelali smo vrsto slik z uporabo lažnih barv in NDVI, da bi ugotovili, katera barvna shema bi najbolje prikazala spremembe vegetacije skozi čas na našem lokalnem območju. Primerjali smo sklope slik na podobne datume poleti vsakega leta. Uporabljeni datumi so bili čim bližje drug drugemu, pri čemer smo upoštevali oblačnost. Odločili smo se, da bomo uporabili lažne barvne slike, na katerih je bil jasnejši kontrast med zdravo in nezdravo vegetacijo.

Slike so velike ~20 km, kar je dovolj, da zajamejo Cambridge, okoliške vasi in kmetijska zemljišča. Slike so bile posnete med 17. in 24. avgustom za vsako leto. Na voljo je bilo le šest let podatkov, zato samo na podlagi teh posnetkov ne moremo narediti popolnih zaključkov. Vendar smo lahko ugotovili, v katerih letih je bilo rastlinstvo vidno manj zdravo, kar se ujema s splošnim trendom vročih poletij in posebnih vročinskih valov. V Združenem kraljestvu so na primer poleti leta 2022 doživeli tri kratke vročinske valove z najvišjo zabeleženo temperaturo 40,3 stopinje Celzija, kar je najvišja temperatura v Združenem kraljestvu doslej [7]. Vegetacija je na satelitskih posnetkih vidno nezdrava, kar kaže na redko rast rastlin. To je zaskrbljujoče, saj je na območju veliko pridelkov, ki jim ekstremni vremenski dogodki škodijo, o čemer je novembra 2022 razpravljala vlada [8].

Sklepamo lahko, da povišanje temperature zaradi podnebnih sprememb močno negativno vpliva na zdravje vegetacije, zlasti poljščin, na našem območju. Samo naša raziskava ne vključuje dovolj podatkov, da bi lahko sklepali o kakršnih koli dokončnih dolgoročnih trendih, vendar lahko opazimo povezave med visokimi temperaturami in rastlinami, ki težko rastejo. V prihodnjih raziskavah bi bilo dobro uporabiti podatke iz več let in primerjati preteklo zdravstveno stanje vegetacije z vremenskimi podatki meteorološkega urada, kot so količina padavin in povprečne temperature, da bi raziskali nadaljnje povezave med podnebnimi spremembami in zdravjem rastlin.

Menili smo, da je pomembno, da svoje ugotovitve delimo z vrstniki in tako ozaveščamo o vplivu podnebnih sprememb na naše lokalno območje. Izdelali smo plakat, da bi druge seznanili z našim projektom, ki je bil predstavljen na eko sejmu naše šole. Prav tako upamo, da bomo svoje ugotovitve v prihodnosti predstavili časopisu kolidža in okoljskemu društvu.

Reference:
[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/

Prenesi plakat projekta PDF

ESA-poster-za-eco-fair.pdf

Projekte oblikujejo ekipe, ki so v celoti odgovorne za skupne podatke.
← Vsi projekti