Wetenschappers gebruiken regelmatig teledetectie-drones en satellieten om vast te leggen hoe klimaatverandering de dooisnelheden van permafrost beïnvloedt - methoden die goed werken in kale toendra-landschappen waar niets het zicht belemmert.

Maar in boreale gebieden, die een aanzienlijk deel van 's werelds permafrost herbergen, verduisterende vegetatie kan zelfs de meest geavanceerde teledetectietechnologie belemmeren.

In een in januari gepubliceerde studie Onderzoekers in Duitsland en aan het Geophysical Institute van de University of Alaska hebben een methode ontwikkeld om satellietbeelden te gebruiken om de dooidiepte direct boven permafrost in boreale ecosystemen te meten. In plaats van te proberen langs de vegetatie te kijken, ze stellen een unieke oplossing voor die variaties in boskleur gebruikt om de diepte van de permafrost eronder af te leiden.

Door de bomen het bos

De permafrostafzettingen op het noordelijk halfrond zijn al honderdduizenden jaren onafgebroken bevroren. De bodemlaag direct boven die van permafrost, echter, is veel dynamischer:bevriezen en ontdooien met de seizoenen en groeien of krimpen als het in wisselwerking staat met verschillende soorten vegetatie aan de oppervlakte.

Omdat permafrost in boreale gebieden vaak bedekt is met dichte bosbedekking, typische methoden voor het meten van permafrost en de actieve laag die goed werken in toendragebieden, zoals het gebruik van gepulseerde lasers of radar die de grond binnendringen, zijn niet effectief en kunnen valse resultaten opleveren.

"In beboste gebieden zitten de luifels in de weg, " zei Christine Waigl, een onderzoeker in het Geophysical Institute van de University of Alaska Fairbanks en co-auteur van de studie. "Sommige teledetectie-instrumenten kunnen het vegetatiedek binnendringen, maar de interpretatie vereist gespecialiseerde kennis."

In plaats van langs het bosdek te kijken, wetenschappers hebben zich tot verschillende indirecte methoden gewend. Een benadering is het toekennen van categorieën aan vegetatie om globale schattingen te krijgen voor de grootte van de actieve laag eronder. De resultaten kunnen onnauwkeurig zijn, vergelijkbaar met het verschil tussen een schets van een landschap en een foto met hoge resolutie ervan.

In plaats daarvan, hoofdauteur Veronika Döpper, een onderzoeker aan het Berlijnse Instituut voor Technologie, een andere benadering gekozen, een waarin ze het vegetatieve landschap als een continuüm zag.

"In natuurlijke bossen, de planten om je heen vallen niet zomaar in de ene of de andere categorie zonder gradiënt ertussen, " zei Döpper. "Dus in onze studie, in plaats van te zeggen dat we een door berken gedomineerd bos of een door zwarte sparren gedomineerd bos hadden met bijbehorende diepe of ondiepe permafrost, we gebruikten onze satellietbeelden om het verloop tussen de twee te zien."

Kleurenpalet voor remote sensing

Om dit doel te bereiken, Döpper heeft satellietbeelden verkregen van de bossen rond de stad Fairbanks, Alaska, die in de zomer van 2018 zijn genomen. Om te weten waar ze naar keek, Döpper zette diezelfde zomer meer dan 65 percelen van 10 bij 10 meter op buiten Fairbanks, waarin ze alle bomen en struiken identificeerde, direct de diepte van de actieve laag gemeten en de locatie vastgelegd met GPS.

Door de GPS-coördinaten te gebruiken om elk perceel op de satellietkaarten te lokaliseren, Döpper zou dan kunnen zeggen hoe het totale aantal soorten in een bepaald perceel heeft bijgedragen aan de kleur van die percelen, zoals te zien is in haar teledetectiebeelden.

"Verschillende soorten vegetatie zullen totaal verschillende tinten hebben in hun kleurspectra en reflecties, waarmee we de vegetatiesamenstelling in kaart kunnen brengen, ’ zei Dopper.

Met haar plots als kleurgidsen, reflecties zouden dan het exacte type vegetatie kunnen bepalen dat groeit over grote delen van beboste en onbeboste gebieden buiten Fairbanks en, bij volmacht, kon de precieze dooidieptes voor hetzelfde gebied schatten.

Deze nieuwe benadering belooft niet alleen nauwkeurigere en overvloedigere schattingen te geven van de permafrostdiepte voor gebruik bij klimaatmodellering, het is ook een waardevol hulpmiddel voor gemeenschappen in boreale regio's.

Als permafrost smelt, de afvoer boort kanalen door de grond, destabiliseren van de topografie overhead. Dit kan leiden tot bodemdaling en aardverschuivingen, levens in gevaar brengen en een risico vormen voor de infrastructuur.

Meer dan 80% van Alaska is bedekt met permafrost. Aangezien deze afzettingen blijven smelten, innovatieve methoden om toezicht te houden op hun verdwijning zullen in meer dan één opzicht essentieel zijn.