Оценка воздействия ураганов на леса Пуэрто-Рико

Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) Министерства энергетики США, используя методы, ранее применявшиеся для оценки воздействия ураганов «Катрина», «Густав» и «Рита» на леса и гибель деревьев, оперативно картировали интенсивность нарушений в лесах Пуэрто-Рико с помощью платформы Google Earth Engine.

После ударов двух чрезвычайно мощных штормов в прошлом году – сначала урагана «Ирма», а затем урагана «Мария», с устойчивыми порывами ветра более 150 миль в час, – остров понес катастрофический ущерб городской инфраструктуре. Используя спутниковые снимки и методы обработки изображений, команда под руководством эксперта по лесной биогеографии Джеффри Чемберса обнаружила также масштабный экологический ущерб.

Исследователи оценили ущерб по изменениям в поверхностном отражении как видимого, так и невидимого света. Хотя человеческий глаз различает цвета в видимом спектре, измерение спектрального отклика поверхности в отражающем инфракрасном свете дает гораздо более точную картину воздействия на лесную растительность.

Препринт исследования «Воздействие урагана Мария на леса Пуэрто-Рико» опубликован в сети. По оценкам ученых, ураганом «Мария» могло быть убито или серьезно повреждено от 23 до 31 миллиона деревьев, но для получения более точных оценок необходимы полевые исследования. Аналогичный анализ после урагана «Катрина» показал, что в Миссисипи и Луизиане погибло или было сильно повреждено 320 миллионов деревьев.

Леса покрывают около 54% территории Пуэрто-Рико и являются единственными тропическими лесами США за пределами Гавайев. Berkeley Lab изучает эти леса в рамках инициативы Министерства энергетики «Эксперименты по экосистемам следующего поколения – Тропики» (NGEE-Tropics), запущенной в 2015 году. Понимание нарушений в лесах важно для управления природными ресурсами, защиты водосборов и моделирования глобальной климатической системы, поскольку тропические леса содержат крупнейшие запасы углерода в растительности.

Исследователи проанализировали снимки со спутника Landsat 8, сравнивая изображения до и после ураганов. Они количественно оценили спектральную подпись каждого лесного пикселя размером 30 м², чтобы определить изменение доли нефотосинтезирующей растительности на поверхности. Повреждения были распределены по лесам острова неравномерно.

Лесные нарушения, такие как массовая гибель деревьев, могут превратить лес из поглотителя углерода в его источник, поскольку разлагающаяся биомасса выделяет CO₂. Однако, как отмечает Чемберс, полное разложение дерева и выброс углерода могут занять десятилетия. Ключевым фактором является частота нарушений: если ураганы будут становиться чаще, у лесов не останется времени на восстановление, что может привести к долгосрочному снижению общего запаса углерода.