Sobre la base de los métodos que utilizaron para evaluar el impacto de huracanes como Katrina, Gustav, y Rita sobre bosques y mortalidad de árboles, Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab) han producido un mapa rápido de la intensidad de la perturbación en los bosques de Puerto Rico con la ayuda de Google Earth Engine.

Golpeado por dos tormentas intensamente poderosas con ráfagas de viento sostenidas de más de 150 millas por hora el año pasado, primero por el huracán Irma y luego por el huracán María, Puerto Rico sufrió daños generalizados y catastróficos en su infraestructura urbana. Utilizando imágenes de satélite combinadas con técnicas de procesamiento de imágenes, un equipo dirigido por Jeffrey Chambers, experto en biogeografía forestal, También encontró daños ecológicos extensos.

Los investigadores evaluaron el daño observando los cambios en la reflectancia de la superficie de la luz visible e invisible. Mientras que el ojo humano puede discernir colores en el espectro visible, midiendo también la respuesta espectral de la superficie en luz infrarroja reflectante, se obtiene una imagen mucho más precisa de los impactos en la vegetación forestal.

"Buscamos un cambio en la firma espectral antes y después de la tormenta, "dijo Chambers, científico en el Área de Ciencias Ambientales y de la Tierra de Berkeley Lab, así como profesor asociado de geografía en UC Berkeley. "Cuando la luz del sol rebota en la vegetación verde, se ve en una dirección, y cuando rebota en la vegetación donde las hojas están arrancadas o los árboles se han caído, es muy diferente. Encontramos cambios dramáticos en la firma espectral de los bosques asociados con el daño, mortalidad de árboles, árboles arrancados de raíz, hojas peladas, y marquesinas ".

Una preimpresión de su estudio, "Impactos del huracán María en los bosques de Puerto Rico, "se ha publicado en línea". El mapeo de los impactos de las perturbaciones y la publicación de los resultados pueden llevar años, "dijo Yanlei Feng, un estudiante graduado de UC Berkeley en geografía que es el primer autor del estudio. "Este nuevo enfoque que emplea la plataforma Google Earth Engine permite la entrega de productos de datos que son más oportunos; para su uso en evaluaciones de peligros, por ejemplo."

Los investigadores estiman que de 23 a 31 millones de árboles pueden haber sido destruidos o gravemente dañados por el huracán María, pero observan que se requieren investigaciones de campo para obtener estimaciones más precisas. Un análisis similar que realizaron después del huracán Katrina estimó que 320 millones de árboles murieron o sufrieron daños graves en Mississippi y Louisiana.

¿Por qué estudiar los bosques tropicales?

Los bosques cubren alrededor del 54 por ciento de Puerto Rico, y son los únicos bosques tropicales de los Estados Unidos fuera de Hawai. Sin embargo, a diferencia de Hawaii, que tiene pocas especies de árboles nativos, Los bosques de Puerto Rico son mucho más diversos, con cientos de especies.

Berkeley Lab ha estado estudiando los bosques de Puerto Rico durante varios años como parte de la iniciativa Experimentos de Ecosistemas-Trópicos de Próxima Generación (NGEE-Tropics) del Departamento de Energía, un proyecto multiinstitucional lanzado en 2015 y liderado por Berkeley Lab. "Uno de nuestros objetivos es demostrar que los bosques tropicales son importantes para EE. UU., "Dijo Chambers.

Estudiar y comprender las perturbaciones forestales es importante por muchas razones, incluida la gestión de recursos naturales, protección de cuencas hidrográficas e impactos sobre la erosión del suelo, y examinar los efectos directos de la caída de árboles en la red de distribución de energía. Los bosques tropicales son especialmente importantes porque, a pesar de que cubren solo el 7 por ciento de la superficie de la Tierra, contienen las mayores reservas de carbono de la vegetación, y también son importantes sumideros de carbono.

Como parte de NGEE-Tropics, Berkeley Lab ha estado estudiando los bosques en Puerto Rico como un sitio de estudio piloto para ayudar a mejorar el modelado del sistema terrestre. "Flujos de agua, energía, carbón, y el ciclo biogeoquímico de los nutrientes es más alto en los trópicos, ", Dijo Chambers." Entonces, si quieres construir un modelo de sistema terrestre preciso, tienes que acertar en los trópicos ".

Procesamiento de imágenes avanzado

Los investigadores del laboratorio de Berkeley observaron imágenes de Landsat 8, un satélite que toma imágenes detalladas de toda la Tierra cada 16 días, comparar imágenes de antes y después de los huracanes y eliminar efectos debidos a nubes y sombras.

Landsat 8 recopila los datos como imágenes de píxeles de 30 metros cuadrados. Los investigadores cuantificaron la firma espectral de cada píxel boscoso antes y después de las tormentas para determinar el cambio en la fracción de la superficie que se considera vegetación no fotosintética. Descubrieron que el daño no se distribuyó uniformemente por los bosques de la isla.

"La intensidad del cambio espectral varió mucho en toda la isla, Chambers dijo. "Ahora queremos comprender mejor por qué algunos bosques eran más vulnerables que otros, y qué factores controlaron las diferencias en la forma en que se vieron afectados los bosques. ¿Fue la especie? ¿Fue la pendiente? ¿Fue el aspecto, ya sea que esté en el lado de barlovento o sotavento, ya que la tormenta gira en sentido contrario a las agujas del reloj? El tipo de suelo y la profundidad de las raíces también son factores importantes ".

Por ejemplo, Los cipreses y tupelos en Louisiana resistieron muy bien al huracán Katrina. "Los robles de al lado se derrumbaron, "Chambers dijo." Los cipreses tienen contrafuertes y estructuras de raíces que confieren resistencia al viento ".

¿Fuente de carbono o sumidero de carbono?

Los bosques eliminan el dióxido de carbono de la atmósfera mediante la fotosíntesis. Cuando las tormentas incendios u otras perturbaciones matan una gran cantidad de árboles, la biomasa muerta es descompuesta por hongos, insectos y similares, liberando dióxido de carbono a la atmósfera. Cuando la mortalidad de los árboles es especialmente alta, un bosque puede pasar de ser un sumidero de carbono a una fuente de carbono.

Pero Chambers señala que pueden pasar décadas para que un árbol se descomponga y emita todo su carbono. "Todos los bosques se alteran todos los años a una tasa de fondo; se producen cambios en el ciclo del carbono si esta tasa de fondo aumenta a medida que las tormentas se vuelven más frecuentes o intensas, ", dijo. Y Puerto Rico ha experimentado devastadores huracanes antes, incluyendo el huracán San Felipe Segundo de 1928, que era incluso más fuerte que María, así como los huracanes Georges en 1998 y Hugo en 1989.

Otro estudio reciente de NGEE-Tropics encontró que los bosques secos subtropicales de Puerto Rico seguirán siendo resistentes a los huracanes. Sin embargo, si la frecuencia de los huracanes aumenta significativamente, los bosques no tendrán tiempo suficiente para regenerarse. "Si aumenta la frecuencia de retorno de una perturbación, puede obtener una disminución a largo plazo en el almacenamiento total de carbono, "Dijo Chambers.