Projektets titel: Använda satellitdata för att övervaka vegetationens hälsa i vårt närområde

Team: HRSFC

Hills Road sjätte klassens skola   Cambridge   Förenade kungariket   3 Studentens ålder: 16-17 år gamla

Hur kan vi använda färg som kan observeras från rymden för att övervaka väderbetingade förändringar i vegetationen i vårt område i Cambridgeshire?

Under de senaste åren har antalet värmeböljor och ovanligt varmt väder under sommaren ökat i vårt område, vilket kulminerade i förra årets rekordvarma värmebölja i juli [1]. Vi noterade att detta resulterade i skador på det lokala växtlivet med gulnande gräs och vissnande och döende träd [2]. Vi fruktade att det skulle kunna leda till skador på våra lokala ekosystem om trenden skulle fortsätta. Vi ville veta vad som kunde förstås ytterligare med hjälp av satellitbilder. Vi startade det här projektet med målet att undersöka mönster och förändringar i vegetationen som kan observeras från rymden, och om vi kunde identifiera några faktorer bakom dessa.

Vi använde data från ESA:s Sentinel-2-satelliter [3]. Det är ett par satelliter som är utrustade med ett multispektralt instrument (MSI), som mäter strålning som reflekteras av jorden i 13 band. Olika våglängder indikerar olika ytor som vatten, moln, växtlighet eller stadsområden. Med hjälp av Sentinel Hub EO Browser [4] analyserade vi bilder från 2016 till 2022, i en falsk färgkomposit och i det normaliserade vegetationsindexet NDVI (Normalised Difference Vegetation Index).

Vi använde den falska färgkomposit som är inbyggd i EO Browser, som använder röd, grön och infraröd strålning för att markera växttäthet och hälsa. Den visar stadsområden i grått, tät växtlighet i rött och gles växtlighet i grönt [5]. På så sätt kunde vi identifiera var växterna växte friskt och var de hade det kämpigt. Vi använde också NDVI-filtret, som skiljer mellan olika typer av vegetation med hjälp av klorofyllet i deras blad. Lägre värden representerar jord, buskar och gräsmark medan högre värden representerar skogsområden [6]. Inom jordbruket är grödor med lägre NVDI i allmänhet mindre friska.

Vi tog fram en rad bilder med falska färger och NDVI för att fastställa vilket färgschema som bäst skulle visa förändringarna i vegetationen över tid i vårt lokala område. Vi jämförde uppsättningar av bilder på liknande datum under sommaren varje år. De datum som användes var så nära varandra som möjligt och vi arbetade runt molntäcket. Vi bestämde oss för att använda de falska färgbilderna, som visade en tydligare kontrast mellan frisk och ohälsosam vegetation.

Bilderna är ~20 km breda, tillräckligt för att täcka Cambridge, omgivande byar och jordbruksmark. Bilderna togs mellan den 17-24 augusti för varje år. Endast sex års data var tillgängliga, så vi kan inte dra några fullständiga slutsatser enbart från dessa bilder. Vi kunde dock identifiera år då vegetationen var synbart mindre hälsosam, vilket stämde överens med en allmän trend mot varmare somrar och särskilda värmeböljor. Till exempel upplevde Storbritannien 3 korta värmeböljor under sommaren 2022, med en högsta registrerad temperatur på 40,3 grader Celsius - Storbritanniens högsta någonsin [7]. Vegetationen ser synbart ohälsosam ut från satellitbilderna, vilket indikerar gles växttillväxt. Detta är oroande eftersom det finns många grödor i området som skadas av extrema väderhändelser, vilket diskuterades av regeringen i november 2022 [8].

Vi kan dra slutsatsen att de temperaturökningar som orsakas av klimatförändringarna har en betydande negativ inverkan på vegetationens hälsa, särskilt grödor, i vårt lokala område. Vår undersökning innehåller inte tillräckligt med data för att dra några definitiva slutsatser om långsiktiga trender, men vi kan se samband mellan höga temperaturer och växter som kämpar för att växa. I framtida undersökningar skulle det vara bra att använda data från fler år, och att jämföra historisk vegetationshälsa med väderdata från Met Office, såsom nederbörd och medeltemperaturer, för att undersöka ytterligare samband mellan klimatförändringar och växthälsa.

Vi tyckte att det var viktigt att dela med oss av våra resultat till våra kamrater för att öka medvetenheten om klimatförändringarnas inverkan på vårt närområde. Vi skapade en affisch för att informera andra om vårt projekt, som presenterades på skolans ekomässa. Vi hoppas också kunna presentera våra resultat för skoltidningen och miljöföreningen i framtiden.

Referenser:
[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/

Ladda ner projektaffisch PDF

ESA-poster-för-eco-mässan.pdf

Projekten skapas av teamen och de tar det fulla ansvaret för den delade datan.
← Alla projekt