Los investigadores calibran el sensor de la cámara en un quadcopter 3DR antes de inspeccionar la tundra ártica en Qikiqtaruk (isla Herschel) en el territorio de Yukon. Canadá. Prensa de la Universidad de Edimburgo / Isla Meyers-Smith Mientras la Tierra se calienta, Las imágenes de satélite envían fuertes indicios del enverdecimiento del Ártico. Pero una señal ecológica oculta una mayor complejidad. El cambio climático trae una guerra terrestre a la tundra mientras las plantas compiten por el dominio. En muchas regiones de la tundra, Los arbustos más altos están invadiendo áreas que alguna vez estuvieron desnudas, o con poca cobertura, de plantas similares como los líquenes. Comprender el cambio de la vegetación del Ártico es vital para comprender el almacenamiento de carbono y los mecanismos de retroalimentación para ayudar a mejorar los modelos de cambio climático.
Pero revelar detalles granulares es un desafío en un entorno remoto, de difícil acceso y escasa población. Por décadas, la teledetección ha proporcionado ojos árticos en el cielo, pero con inconvenientes. Los ecologistas tienen el desafío de intentar extrapolar patrones de escala fina a partir de observaciones satelitales de grano grueso. La investigación emergente sugiere que los drones podrían ayudar a salvar los desajustes de escala.
Gran parte de la evidencia del enverdecimiento del Ártico proviene de datos de satélites que orbitan la Tierra desde la década de 1970. Los datos de satélite proporcionan una resolución de escala aproximada. Los tamaños de píxeles pueden corresponder a áreas tan grandes como 24 millas cuadradas (64 kilómetros cuadrados), explica la ecologista de vegetación Isla Myers-Smith en la Universidad de Edimburgo.
A diferencia de, durante casi dos décadas en Qikiqtaruk en el territorio canadiense del Yukón, El equipo de investigación de Myers-Smith ha cuantificado el cambio de la vegetación del Ártico en parcelas de metros cuadrados del tamaño de una mesa de café. Año tras año, su equipo dejó caer 100 alfileres en cada trama, registrando cada planta, hoja y tallo los pines entran en contacto. Es un trabajo minucioso. Evaluar cada cuadro lleva horas.
Pero la tundra es enorme. Solo los pequeños fragmentos del Ártico pueden examinarse con tanto detalle. La señal de ecologización general proporcionada por los satélites, el índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI), es inconfundible, pero, ¿las plantas crecen más? ¿Están invadiendo diferentes plantas? ¿Son los cambios homogéneos? Estas preguntas intrigan a los ecologistas de la tundra que desean saber qué está sucediendo en el suelo.
Es difícil escalar de parcelas de metros cuadrados a lo que ven los satélites en grandes extensiones espaciales. "Terminas con esa brecha en el medio, "dice Andrew Cunliffe, becario de investigación de la Universidad de Exeter en el Reino Unido. Dirigió un estudio reciente que aborda esta brecha, publicado en Environmental Research Letters. En coautoría con Myers-Smith y otras tres personas, el estudio representa un esfuerzo más amplio para salvar las brechas de escala utilizando drones.
La erosión extrema en el Ártico canadiense ha sido revelada por cámaras montadas en drones en un estudio dirigido por científicos de Edimburgo. Prensa de la Universidad de Edimburgo
Los satélites nos hablan del Ártico, "pero a través de una lente difusa, ", dice el coautor del estudio, Jeff Kerby, de la Universidad de Aarhus en Dinamarca. Los datos satelitales que datan de las décadas de 1970 y 1980 pueden ser útiles, pero "los píxeles son quizás del tamaño de Manhattan, ", dice." A partir de estos datos de satélite, tenemos evidencia de cambio, simplemente no la información para comprender el cambio ".
La Red de Ecología de Drones de Alta Latitud crea un protocolo estandarizado para el monitoreo de la vegetación de la tundra. La tundra es un ecosistema complejo y fluctuante, con variables climáticas que afectan la interpretación precisa de los datos satelitales. La capa de nieve ártica puede ocurrir en cualquier época del año y ocultar lo que está sucediendo con las plantas de abajo. A menudo nublado el Ártico también está oscuro durante la mitad del año. Cuando está presente, el ángulo de la luz solar del Ártico puede crear sombras enormes. "Las sombras son geniales si tomas fotos de paisajes por diversión, pero son malas si intentas comprender las plantas con una computadora, "Dice Kerby. Una planta verde en la sombra no parece verde.
Entra en el dron. Incluso cuando está equipado con bastante simple, cámaras digitales listas para usar, Los drones pueden crear una imagen clara de lo que está sucediendo en el suelo. Fotos de lo mismo desde diferentes ángulos, cosidos juntos, puede producir modelos 3D. Kerby y Myers-Smith han formado la Red de Ecología de Drones de Alta Latitud, creando un protocolo estandarizado para el monitoreo de la vegetación de la tundra.
Inicialmente escéptico sobre la utilidad de los drones, Scott Goetz de la Universidad del Norte de Arizona, que no participó en el estudio reciente, ahora está convencido de su valor. "La escala es uno de los problemas clave de la teledetección, "dice Goetz, líder científico del Experimento de Vulnerabilidad Boreal del Ártico de la NASA (ARRIBA) e investigador principal adjunto para la ciencia en la Investigación de Dinámica de Ecosistemas Globales de la NASA.
Entre vuelos Los investigadores viajan en mochila con sus enormes drones sobre la tundra esponjosa de Qikiqtaruk. Prensa de la Universidad de Edimburgo / Jeff Kirby No es posible obtener una imagen completa con solo mediciones de campo, pero vincular la teledetección satelital con los datos de campo ha sido un camino largo y desafiante, Goetz explica, observando también que la resolución de la teledetección está mejorando. "No es que el NDVI no funcione o que no podamos monitorear [el crecimiento de las plantas] de manera sistemática. Es más una cuestión del componente del sistema que se desea medir".
Datos NDVI, encontró a Cunliffe y colaboradores, tuvo un desempeño deficiente cuando se trataba de indicar la biomasa vegetal porque este indicador a gran escala de verdor no discrimina entre organismos verdes diminutos como musgo o líquenes y formas más grandes como arbustos.
Alemu Gonsamo, un científico de sensores remotos de vegetación y cambio climático en la Universidad McMaster en Canadá que no participó en el estudio actual, dice que si las medidas estructurales derivadas de drones se integran adecuadamente con las medidas lidar y ecologismo, "brindan una oportunidad sin precedentes para monitorear los cambios tanto en el verdor de la tundra como en la estructura del dosel, como la altura del dosel y la biomasa aérea".
Cuando se trata de la utilidad de los drones en este contexto, la gente acaba de empezar, dice Logan Berner de la Universidad del Norte de Arizona, colaborador del proyecto ABoVE de la NASA. Del estudio de Cunliffe, Berner, quien dirige un estudio que evalúa las tendencias de Landsat NDVI en el bioma de la tundra ártica desde la década de 1980, dice, "Existe un enorme potencial para el tipo de trabajo que han realizado para mejorar nuestra comprensión de lo que significan estos cambios en el verdor de la tundra, por qué están pasando, y cómo podría cambiar el Ártico en el futuro ".
Los científicos dirigidos por la Universidad de Edimburgo utilizaron cámaras montadas en drones para estudiar la erosión de la costa del permafrost en la isla Qikiqtaruk Herschel. Territorio de Yukon, en el Ártico canadiense. Prensa de la Universidad de Edimburgo Esta historia apareció originalmente en Eos y se vuelve a publicar aquí como parte de Cubriendo el clima ahora , una colaboración periodística global que refuerce la cobertura de la historia climática.
