【遥感应用】NASA绘制美国大沼泽地飓风破坏图
来源: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/nasa-mapping-hurricane-damage-to-everglades-puerto-forests
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2018-09-27

2018年4月17日

基于飞越3平方英里(8平方公里)大沼泽地地区的机载G-LiHT仪器数据,科学家们计算出飓风Irma对该地区60%面积的红树林造成不同程度破坏(用橙色表示破坏程度严重地区,或用红色表示极度严重地区)。
图片来源:美国国家航空航天局(NASA)
 

2017年春天,美国国家航空航天局(NASA)研究人员飞越美国大沼泽地(Everglades)和波多黎各(Puerto Rico)地区上空,测量红树林和热带雨林生长和演变过程。5个月后,飓风Irma和Maria“撕裂”这些研究区域,这为研究风暴对这些生态系统产生的破坏性影响及其恢复渐变过程提供了一个独特机会。

在飓风Irma发生3个月后,飞越同一路线的初步调查结果表明,60%面积的红树林遭受严重或极度严重的破坏。接下来的1周,该小组将返回Puerto Rico,对那里的热带雨林进行一项航空调查——对受损程度进行量化,并确定山体滑坡脆弱地点。

在飓风Irma袭击不到3个月后,美国佛罗里达(Florida)东南部地区出现大片无叶树木和树枝折断的地区,有些红树林甚至被连根拔起。

美国马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心(GSFC)遥感科学家,Florida项目主要负责人Lola Fatoyinbo指出,损失惨重,令人吃惊。问题在于还需要了解哪些地区(红树林)还会重生,而哪些地区不会重生。这是一个机会——基于这些数据,我们就能真正了解飓风对Florida红树林生态系统破坏的影响程度。

这一南佛罗里达(South Florida)项目始于探索一个关于淡水生态系统(如:Everglades的锯齿草沼泽地)如何向盐水生态系统转变的问题。这种由于海平面上升和海岸侵蚀引起的变化可能会影响当地的土壤微生物、植被,甚至那些为迈阿密(Miami)提供饮用水的地下水库。

科学家们一直在利用美国陆地卫星(Landsat)数据对过去30年间飓风对森林的破坏程度进行测量。Landsat图像不仅提供了破坏程度有关信息,而且还提供了森林恢复时间。同时,卫星图像还可以识别出被开放水域取代的脆弱森林地区。

GSFC遥感科学家David Lagomasino强调,我们想知道这种转变发生得有多快。将卫星测量的空间变化结果与航空测量的结构信息相结合,我们可以估测出那些对飓风和海水入侵灾害最脆弱的Everglades关键栖息地区域。

一支科学家队伍与当地土地管理人员合作,合作机构包括美国大沼泽地国家公园(Everglades National Park)和佛罗里达鱼类和野生动物机构(Florida Fish and Wildlife)。指定了基于GSFC激光雷达(Lidar)、高光谱和热成像仪(Hyperspectral and Thermal Imager)或G-LiHT科学仪器的计划,于2017年4月为进行数据收集航空飞行工作。G-LiHT同时收集多个测量值,包括获取Lidar植被高度和高分辨率图像。

Lagomasino提到,我们获得了这个不可思议的数据集——接着飓风就发生了。飓风Irma,风速超过140英里/每小时(225公里/每小时),2017年9月10日横扫Everglades National Park。飓风是生态系统的自然组成部分,我们知道,飓风过后,生态系统大部分都会恢复,但不是百分之百。没有存活或重新生长红树林的地区可能会使邻近的生态系统受到风暴潮和盐水入侵的额外影响。

该小组对500平方英里(1300平方公里)湿地沿着相同路线进行重飞后,对这2组航空测量结果进行初步分析,发现树冠上的缝隙和连根拔起的树木覆盖了该地区40%面积。在受灾最严重地区,G-LiHT高度测量结果显示,由于树枝和树木的掉落,森林冠层的平均高度缩短了3到5英尺(1到1.5米)。

同时,研究人员与当地研究机构的科学家一道,对飓风造成的影响进行地面测量。他们徒步进入湿地,用激光扫描仪对树木、树枝甚至树叶进行测量,构建森林结构三维图像。

Lagomasino指出,倒下树木数量惊人,在某些情况下完全分裂,印象深刻。

该研究小组现在计划进行飓风前后数据集对比工作,对该地区在风暴前已处于胁迫状态(无论是来自海水侵蚀、临近人为开发或其他原因)的区域进行了解——看看是否与那些无法迅速恢复或根本无法恢复的地区相对应。Lagomasino也希望寻找到其他损坏模式,进行树木死亡率评估工作。总的来说,G-LiHT数据将有助于更好地了解佛罗里达沿海生态系统对风暴灾害的脆弱性问题。

Lagomasino提到,基于这么多数据,我们正试图在进入下一个飓风季节之前,找到有关这片生态区域的重要信息。还有很多工作要做。

所有向公众免费提供的飓风后数据存储将不断增长。按计划在下周将进行G-LiHT 飞越Puerto Rico的调查工作,飓风Irma和第4级飓风Maria于2017年9月20日袭击该地区。

该团队将沿着2017年3月他们调查的同一条航线进行飞行,另外还通过其他一些额外的路线开展滑坡和其他目标定点数据获取工作。正如他们在Florida所做的工作,他们将与当地生态学家和森林管理人员合作,将航空测量结果与地面测量结果相结合进行分析。

NASA Goddard G-LiHT项目首席科学家Bruce Cook表示,这是一个记录哪些地区易受类似飓风Maria这样事件影响的好方法。同时,这也是一种跟踪生态恢复的方法。很多人对灾害后恢复感兴趣,我们可能对重建未来森林以及是否需要人为干预的问题进行讨论。

 

原文题目:

NASA mapping hurricane damage across Everglades

资料来源:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/nasa-mapping-hurricane-damage-to-everglades-puerto-forests

 

(王化编译,殷永元审核)