Mithilfe neuer Technologien können Wissenschaftler untersuchen, wie der Befall von Insekten wie dem Westlichen Fichtenknospenwurm eine Rolle beim Klimawandel spielt. Foto von Paul Williams
In den westlichen USA ist dies zu einem zerstörerischen Zyklus geworden: Die wärmeren Temperaturen und Dürrebedingungen verlängern den Lebenszyklus von Latschenkäfern und ermöglichen es ihnen, Kiefern-, Fichten- und Tannenbäume zu jagen, die die Berge bedecken. Die Bäume färben sich vor dem Absterben rotbraun - ein Phänomen, das der National Park Service als "Epidemie von Kanada bis Mexiko" bezeichnet. Es besteht weit verbreitete Besorgnis darüber, dass eine solche Baumsterblichkeit eine hervorragende Brennstoffquelle für Waldbrände darstellt.
Bis vor kurzem war es Wissenschaftlern überlassen, die Schäden vom Boden aus zu untersuchen, ohne die Ursachen und Prozesse zu verstehen. Dank neuer Technologien können sie nun Satellitenbilder verwenden, um die Ursachen kleiner, das Ökosystem verändernder Ereignisse zu identifizieren, von denen einige, beispielsweise der Ausbruch von Käfern, mit den Treibern des Klimawandels zusammenhängen. Ein Computerprogramm namens LandTrendr, das von Robert Kennedy, Professor für Erd- und Umweltwissenschaften an der Universität Boston, entwickelt wurde, ermöglicht es Wissenschaftlern, vor Ort gesammelte Daten mit Satellitenbildern des US Geological Survey (USGS) und der NASA zu kombinieren, um Umweltstörungen besser zu verstehen.
Seit 1972 setzen die NASA und die USGS Satelliten ein, die spezielle digitale Fotografien der Landschaften der Erde aufnehmen. Sie können Details erfassen, die in für das menschliche Auge unsichtbaren Wellenlängen vorliegen, einschließlich solcher, die etwas länger sind als das sichtbare Licht, das als nahes Infrarot bezeichnet wird. Gesunde Pflanzen reflektieren Energie im nahen Infrarot und durch Scannen der Bilder können Wissenschaftler Störungen in den Landschaften der Erde erkennen.
In der Vergangenheit waren diese Bilder unerschwinglich teuer und schränkten den Zugang von Wissenschaftlern ein. "Wir haben uns ein Bild aus dem Jahr 2000 und ein Bild aus dem Jahr 2005 angesehen und gefragt, was sich geändert hat", erklärte Kennedy. „Wenn Sie nur zwei Bilder betrachten, ist es sehr schwierig, sich langsam entwickelnde Änderungen zu verfolgen. Du kannst sagen, dass sich etwas geändert hat, aber du weißt nicht, wie lange es gedauert hat. “
Als die USGS 2008 damit begann, diese Bilder kostenlos zur Verfügung zu stellen, war dies ein Wendepunkt für Erdwissenschaftler. Sie hatten jetzt Zugriff auf Tausende von Aufnahmen einer bestimmten geografischen Region - Bilder, die Kennedys LandTrendr-Tool verwendet. „Wenn Sie sich alle Bilder ansehen, können Sie beobachten, wie sie sich entfalten. Sie haben mehr Vertrauen, dass Sie tatsächlich Trends sehen “, sagte er. Dies ist besonders nützlich, um den Klimawandel und den Landnutzungswandel zu verstehen, bei denen es laut Kennedy um Prozesse geht.
Kennedy verwendet derzeit die LandTrendr-Technologie, um den Nettokohlenstoffaustausch von Wäldern zu untersuchen. In seiner Arbeit analysiert er unter anderem den Kohlenstoffverlust in Wäldern aufgrund von Bränden, Kahlschlägen, Teilschnitten und Verstädterungen. Auch Studien zum Klimawandel in der Arktis und in Übergangszonen zwischen Ökosystemen nutzen LandTrendr. Aber im pazifischen Nordwesten verwendet Garrett Meigs, ein Doktorand der Forstwirtschaft an der Oregon State University, LandTrendr, um die Schnittstelle zwischen Lauffeuer und Insekten zu untersuchen.
Insbesondere untersucht Meigs die großen Waldbrände, die Washington und Oregon seit 1985 heimgesucht haben, und wie sich Ausbrüche des Latschenkäfers und des Knospenwurms der westlichen Fichte auf die nachfolgende Brandaktivität auswirken. "Wenn es Dürre gibt, Stress, eine höhere Anfälligkeit für Befall, können wir das Absterben des Waldes sehen", sagte er.
Der LandTrendr-Algorithmus integriert Satellitenbilder der von Feuer und Insekten betroffenen Regionen mit Meigs eigener Feldforschung und historischen Luftbilddaten des US Forest Service, der seit langem Flugzeuge zur Überwachung von Insektenbefall einsetzt. "Es gab Dinge, die wir vorher nicht erkennen oder sehen konnten, aber jetzt können wir das", sagte Meigs.
Unten sehen Sie ein Video mit einer LandTrendr-Visualisierung des pazifischen Nordwestens. Kennedy erklärt, wie es funktioniert: Stabile immergrüne Wälder werden durch die blauen Bereiche dargestellt; Wenn ein Befall mit Latschenkäfern ausbricht, in diesem Fall in der Gegend von Three Sisters in Oregon, leuchten die Bilder rot. Und wenn ein sich langsam bewegender westlicher Fichtenknospenwurm in ein Gebiet - dort, am südlichen Fuß des Mount Hood - eindringt, verwandelt er sich in Gelb.
Könnte LandTrendr dazu beitragen, den Klimawandel vorherzusagen? Möglicherweise. „Wir können die Zukunft nicht sehen, wir können nur mit den Satelliten dokumentieren, was passiert ist. Aber das ganze Spiel mit der Wissenschaft besteht darin, ein Verständnis zu entwickeln, das Vorhersagen ermöglicht “, sagt Kennedy. "Ich hoffe, dass wir durch die Erstellung dieser Karten und die Erfassung dieser Prozesse auf eine Weise, wie wir sie vorher nicht gesehen haben, Hypothesen testen können", indem wir dokumentieren, wo, wann und ob vorhergesagte Auswirkungen auftreten.
Meigs 'Untersuchung von Insekten und Lauffeuern ist zwar weitgehend rückblickend, könnte jedoch die zukünftigen Prognosebemühungen unterstützen. "Wir haben eine Basislinie, um zukünftige Veränderungen zu messen", sagt er. "Wenn wir die Bedingungen sehen, die zu großen Insektenausbrüchen oder Waldbränden führen, können wir sie möglicherweise erkennen, wenn sie in Zukunft auftauchen."
