Los científicos usan regularmente drones y satélites de detección remota para registrar cómo el cambio climático afecta las tasas de deshielo del permafrost, métodos que funcionan bien en paisajes de tundra áridos donde no hay nada que obstruya la vista.

Pero en las regiones boreales, que albergan una parte significativa del permafrost del mundo, El oscurecimiento de la vegetación puede obstaculizar incluso la tecnología de teledetección más avanzada.

En un estudio publicado en enero, Investigadores en Alemania y en el Instituto Geofísico de Fairbanks de la Universidad de Alaska desarrollaron un método de uso de imágenes de satélite para medir la profundidad del deshielo directamente sobre el permafrost en los ecosistemas boreales. En lugar de intentar mirar más allá de la vegetación, proponen una solución única que utiliza variaciones en el color del bosque para inferir la profundidad del permafrost debajo.

El bosque por los arboles

Los depósitos de permafrost en el hemisferio norte se han congelado continuamente durante cientos de miles de años. La capa de suelo directamente encima de la de permafrost, sin embargo, es mucho más dinámico:se congela y se descongela con las estaciones y crece o se encoge a medida que interactúa con diferentes tipos de vegetación en la superficie.

Debido a que el permafrost en las regiones boreales a menudo se superpone con una espesa cubierta forestal, Los métodos típicos para medir el permafrost y la capa activa que funcionan bien en las regiones de la tundra, como el uso de láseres pulsados ​​o radares que penetran en el suelo, son ineficaces y pueden dar resultados falsos.

"Las marquesinas se interponen en el camino en las regiones boscosas, "dijo Christine Waigl, investigador del Instituto Geofísico de la Universidad de Alaska Fairbanks y coautor del estudio. "Algunos instrumentos de teledetección pueden penetrar la cubierta vegetal, pero la interpretación requiere conocimientos especializados ".

En lugar de mirar más allá de la cubierta forestal, los científicos han recurrido a una variedad de métodos indirectos. Un enfoque consiste en asignar categorías a la vegetación para obtener estimaciones generales del tamaño de la capa activa que se encuentra debajo. Los resultados pueden ser imprecisos, similares a la diferencia entre un boceto de un paisaje y una foto de alta resolución del mismo.

En lugar de, la autora principal Veronika Döpper, investigador del Instituto de Tecnología de Berlín, tomó un enfoque diferente, uno en el que veía el paisaje vegetativo como un continuo.

"En los bosques naturales, las plantas que te rodean no solo caen en una categoría u otra sin gradiente en el medio, ", dijo Döpper." Así que en nuestro estudio, en lugar de decir que teníamos un bosque dominado por abedules o un bosque dominado por abetos negros con el correspondiente permafrost profundo o poco profundo, utilizamos nuestras imágenes de satélite para ver el gradiente entre los dos ".

Paleta de colores de teledetección

Para alcanzar esta meta, Döpper obtuvo imágenes de satélite de los bosques que rodean la ciudad de Fairbanks, Alaska, que fueron tomadas durante el verano de 2018. Para saber qué estaba mirando, Döpper instaló más de 65 parcelas de 10 por 10 metros fuera de Fairbanks ese mismo verano en las que identificó todos los árboles y arbustos. midió directamente la profundidad de la capa activa y registró la ubicación con GPS.

Al usar las coordenadas GPS para ubicar cada parcela en los mapas satelitales, Döpper podría decir entonces cómo el número total de especies en una parcela determinada contribuyó al color de esas parcelas como se ve en sus imágenes de teledetección.

"Los diferentes tipos de vegetación tendrán tonos completamente diferentes en sus espectros de color y reflectancias, que podemos utilizar para mapear la composición de la vegetación, dijo Döpper.

Con sus tramas como guías de color, Las reflectancias podrían entonces determinar el tipo exacto de vegetación que crece en grandes franjas de áreas boscosas y no boscosas fuera de Fairbanks y, por delegación, podría estimar las profundidades de deshielo precisas para la misma área.

Este nuevo enfoque no solo promete proporcionar estimaciones más precisas y abundantes de la profundidad del permafrost para su uso en la modelización del clima, también es una herramienta valiosa para las comunidades de las regiones boreales.

Cuando el permafrost se derrite, la escorrentía perfora canales a través del suelo, desestabilizando la topografía aérea. Esto puede resultar en hundimientos del suelo y deslizamientos de tierra, poner en peligro vidas y poner en riesgo la infraestructura.

Más del 80% de Alaska está cubierto de permafrost. A medida que estos depósitos continúan derritiéndose, Los métodos innovadores para monitorear su desaparición serán esenciales en más de un sentido.