Toen orkaan Maria in september 2017 frontaal op Puerto Rico trof als een storm van categorie 4 met windsnelheden tot 255 mijl per uur, het beschadigde huizen, overstroomde steden, verwoestte de bossen van het eiland en veroorzaakte de langste stroomuitval in de Amerikaanse geschiedenis.

Twee nieuwe NASA-onderzoeksinspanningen gaan in op de verstrekkende effecten van orkaan Maria op de bossen van het eiland, zoals te zien is in luchtonderzoeken en op de energie- en elektriciteitstoegang van de bewoners, zoals te zien is in gegevens vanuit de ruimte. De bevindingen, maandag gepresenteerd op de bijeenkomst van de American Geophysical Union in Washington, illustreren de duizelingwekkende omvang van de schade van orkaan Maria aan zowel de natuurlijke omgeving als de gemeenschappen.

Een eiland dat donker is geworden

's Nachts, De aarde wordt verlicht in heldere rijen wegen bezaaid met parelachtige steden en dorpen terwijl door mensen gemaakt kunstlicht centraal staat. Tijdens orkaan Maria, De lichten van Puerto Rico gingen uit.

In de dagen, weken en maanden die volgden, onderzoek natuurkundige Miguel Román bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, en zijn collega's ontwikkelden kaarten op buurtschaal van verlichting in gemeenschappen in Puerto Rico. Om dit te doen, ze combineerden dagelijkse satellietgegevens van de aarde 's nachts van de NASA/NOAA Suomi National Polar-orbiting Partnership-satelliet met USGS/NASA Landsat-gegevens en OpenStreetMap-gegevens. Ze bewaakten waar en wanneer het elektriciteitsnet werd hersteld, en analyseerde de demografie en fysieke kenmerken van buurten die het langst werden getroffen door de stroomstoringen.

Een onevenredig deel van de langdurige stroomstoringen deed zich voor in plattelandsgemeenschappen. Uit het onderzoek bleek dat 41 procent van de plattelandsgemeenten van Puerto Rico te maken had met langdurige perioden van uitval, vergeleken met 29 procent van de stedelijke gebieden. Wanneer gecombineerd, stroomstoringen in de plattelandsgemeenschappen van Puerto Rico waren goed voor 61 procent van de geschatte kosten van 3,9 miljard klantenonderbrekingsuren, zes maanden na orkaan Maria. Deze regio's zijn voornamelijk landelijk in het bergachtige binnenland van het eiland waar de bewoners meer dan 120 dagen zonder stroom zaten. Echter, nog meer dichtbevolkte gebieden hadden variabele herstelpercentages tussen buurten, waarbij voorsteden vaak achterlopen op stedelijke centra.

Het verschil tussen herstelpercentages in steden en op het platteland is deels te wijten aan de gecentraliseerde opzet van het energienetwerk van Puerto Rico dat alle stroom naar prioritaire locaties leidt in plaats van op basis van de nabijheid van de dichtstbijzijnde elektriciteitscentrale. zei Roman. Gebieden kregen prioriteit, gedeeltelijk, op basis van hun bevolkingsdichtheid, wat een nadeel is voor het platteland. Binnen steden, vrijstaande huizen en voorstedelijke gebieden met een lage dichtheid zaten ook langer zonder stroom.

"Het is niet alleen de elektriciteit die verloren gaat, "Zei Román. "Stormschade aan wegen, hoogspanningsleidingen en -bruggen resulteerden in cascadestoringen in meerdere sectoren, waardoor veel gebieden ontoegankelijk zijn voor herstelinspanningen. Dus mensen verloren de toegang tot andere basisvoorzieningen zoals stromend water, sanitaire voorzieningen, en voedsel voor langere tijd."

De afwezigheid van elektriciteit, zoals te zien is in de gegevens van de nachtverlichting, biedt een nieuwe manier om de impact van stormen op kwetsbare gemeenschappen in heel Puerto Rico dagelijks te visualiseren. Het is een indicator die vanuit de ruimte zichtbaar is dat kritieke infrastructuur, voorbij macht, kan ook beschadigd zijn, inclusief toegang tot brandstof en andere noodzakelijke benodigdheden. De lokale gemeenschappen met langdurige stroomstoringen komen ook overeen met gebieden die een gebrek aan toegang tot medische middelen meldden.

De volgende stap voor Román als hij kijkt naar toekomstige rampen, is om verder te gaan dan de gegevens van nachtverlichting en deze te synchroniseren met bijgewerkte informatie over lokale infrastructuur:wegen, bruggen, internet connectiviteit, schone waterbronnen, zodat wanneer de lichten uit zijn, rampenbestrijders kunnen energiegegevens vergelijken met andere knelpunten in de infrastructuur die eerst moeten worden opgelost, die zou helpen bij het identificeren van risicogemeenschappen en het toewijzen van middelen.

Het Buzz-Cut Forest

De striemende regen en winden van orkaan Maria veranderden ook het weelderige tropische regenwoudlandschap van Puerto Rico. Onderzoekswetenschapper Doug Morton van Goddard maakte deel uit van het team van NASA-onderzoekers die zes maanden voor de storm de bossen van Puerto Rico hadden onderzocht. Het team gebruikte Goddard's Lidar, hyperspectraal, en thermische (G-LiHT) Airborne Imager, een systeem dat is ontworpen om de structuur en soortensamenstelling van bossen te bestuderen. 600 schieten, 000 laserpulsen per seconde, G-LiHT produceert een 3D-weergave van de bosstructuur in hoge resolutie, toont individuele bomen in detail van de grond tot de boomtop. In april 2018, post-Maria, het team ging terug en onderzocht dezelfde sporen als in 2017.

Vergelijking van de voor en na gegevens, het team ontdekte dat 40 tot 60 procent van de hoge bomen die het bladerdak van het bos vormden, beschadigd waren, ofwel doormidden gebroken, ontworteld door harde wind of verloren grote takken.

"Maria heeft de bossen van het eiland een knipbeurt gegeven, " zei Morton. "Het eiland verloor zoveel grote bomen dat de totale hoogte van de bossen met een derde werd ingekort. We hebben in feite 60 jaar gezien van wat we anders zouden beschouwen als natuurlijke verstoringen door bomen in één dag."

De grote schade aan de bossen van Puerto Rico had verstrekkende gevolgen, zei Morton. Omgevallen bomen die de grond op hellingen niet langer stabiliseren met hun wortels en omgevallen takken, kunnen bijdragen aan aardverschuivingen en puinstromen, verhoogde erosie, en slechte waterkwaliteit in beken en rivieren waar sedimenten zich ophopen.

In aanvulling, de lidar-onderzoeken over het eiland bevestigen de bevindingen gepresenteerd op AGU door ecoloog Maria Uriarte van de Columbia University in New York City, die keek naar boomsterfte en schadepercentages in grondpercelen op de National Science Foundation Luquillo Long-Term Ecological Research-site. Uriarte ontdekte dat bepaalde boomsoorten gevoeliger waren voor de harde wind, terwijl andere zoals de handpalmen, overleefden tegen hogere tarieven, samen met struiken en kortere bomen in het understory.

Morton en Uriarte zullen het lot van de Puerto Ricaanse bossen blijven volgen terwijl ze herstellen van orkaanschade met behulp van lasertechnologie vanaf de grond om gedetailleerde metingen van boshergroei uit te voeren.