Los científicos usan el color del bosque para evaluar la profundidad del permafrost

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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 importante 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 la Universidad de Alaska Fairbanks desarrollaron un método para usar imágenes de satélite para medir la profundidad del deshielo directamente sobre el permafrost en los ecosistemas boreales. En lugar de intentar mirar dentro de la vegetación más allá, proponen una solución única que utiliza las variaciones de 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. Sin embargo, la capa de suelo directamente encima de la del permafrost es mucho más dinámica: se congela y se derrite con las estaciones y crece o se encoge a medida que interactúa con diferentes tipos de vegetación de la superficie.

Debido a que el permafrost en las regiones boreales a menudo está cubierto con una densa cubierta forestal, los métodos típicos de permafrost y medición de la capa activa que funcionan bien en las regiones de tundra, como el uso de láseres pulsados ​​o radares de penetración del suelo, son ineficaces y pueden dar resultados espurios.

«Las marquesinas se entrometen en las regiones boscosas», dijo Christine Waigl, investigadora del Instituto Geofísico de la Universidad de Alaska Fairbanks y coautora del estudio. «Algunas herramientas de teledetección pueden penetrar la cubierta vegetal, pero la interpretación requiere conocimientos especializados».

En lugar de mirar más allá de la cobertura 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 subyacente. Los resultados pueden ser inexactos, similares a la diferencia entre un boceto de un paisaje y una foto de alta resolución del mismo.

La autora principal, Veronika Döpper, investigadora del Instituto de Tecnología de Berlín, adoptó un enfoque diferente, en el que vio el paisaje vegetativo como un continuo.

«En los bosques naturales, las plantas que te rodean no entran en una categoría u otra sin un gradiente intermedio», 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, usamos nuestras imágenes de satélite para ver el gradiente entre los dos».

Paleta de colores para teledetección

Para lograr esto, Döpper obtuvo imágenes satelitales 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 metros de parcelas de 10 por 10 en las afueras de Fairbanks que mismo verano cuando identificó todos los árboles y arbustos, midió directamente la profundidad de la capa activa y registró la ubicación con GPS.

Usando coordenadas GPS para ubicar cada diagrama en mapas satelitales, Döpper podría decir cómo el número total de especies en un diagrama dado contribuyó al color de esos gráficos como se ve en sus imágenes de teledetección.

«Los diferentes tipos de vegetación tendrán tonos completamente diferentes en su color y espectros de reflectancia, que podemos usar para mapear la composición de la vegetación», dijo Döpper.

Con sus texturas como guías de color, las reflectancias podrían determinar el tipo exacto de vegetación que crece en grandes franjas de áreas boscosas y no boscosas fuera de Fairbanks y, por proxy, podrían 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 modelos climáticos, sino que también es una herramienta valiosa para las comunidades en las regiones boreales.

A medida que el permafrost se derrite, la escorrentía perfora canales a través del suelo, desestabilizando la topografía suprayacente. Esto puede provocar hundimientos y deslizamientos de tierra, poniendo en peligro vidas humanas y poniendo en riesgo la infraestructura.

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

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