Уменьшение биомассы ламинарии в океане
Ламинариевые леса чувствительны к изменению условий окружающей среды. Морские волны тепла, то есть периоды аномально высоких региональных температур поверхности океана, приводят к сокращению биомассы водорослей и биоразнообразия во многих регионах мира. Сокращение популяций видов водорослей Macrocystis pyrifera и Nereocystis luetkeana были зафиксированы на западном побережье США. Ученые Океанографического института Woods Hole, экологической организации «The Nature Conservancy», Калифорнийских университетов в Лос-Анджелесе и в Санта-Барбаре запустили крупнейшую в мире интерактивную веб-карту распределения полога ламинарии, простирающуюся от региона Нижняя Калифорния (территория Мексики) до границы штатов Орегон и Вашингтон на северо-западе США. Целью этого исследования является мониторинг ламинарии при изменении климатических условий на Земле с течением времени.Том Белл, научный сотрудник океанографического института Woods Hole, разработал новый метод картографирования полога ламинарии с использованием спутниковых изображений и алгоритма машинного обучения. Затем это превратилось в экономически эффективный онлайн-инструмент визуализации для улучшения картирования и мониторинга лесов водорослей, который теперь размещен в виде платформы Kelpwatch.org.
Автор разработанной веб-карты утверждает, что большой пространственный охват новой платформы в сочетании с историческими данными за несколько десятилетий позволяет проследить динамику уязвимых экосистем: зафиксировать, как изменяются леса водорослей на интересующих участках и сравнить с прошлыми временными периодами.
С помощью новой платформы исследовательская группа обнаружила стремительное исчезновение водорослей вокруг полуострова Монтерей (Калифорния) в ответ на рекордную морскую жару 2014–2016 годов. На данный момент предпринимаются усилия по восстановлению популяции водорослей на этих участках. Уже имеется положительный опыт быстрого восстановления растительности океана после морской волны тепла 2018 года на побережье Мексиканского штата Южная Нижняя Калифорния (населенный пункт Баия-Тортугас).
Методология
Kelpwatch.org — это веб-инструмент на основе алгоритмов машинного обучения и данных дистанционного зондирования Земли для отображения полога ламинарии и мониторинга. В работе использовались спутниковые снимки Landsat с 1984 по 2018 гг. с пространственным разрешением 30 м/пиксель. На основе аэрофотоснимков с разрешением 1 м/пиксель, сделанных в 1990-х в конце лета и начале осени, было определено наличие водорослей в каждом пикселе путем расчета NDVI. На основе полученных данных для идентификации полога ламинарии остальной исследуемой территории был использован алгоритм бинарного дерева решений, который основываясь на спектральных каналах подразделяет пиксели на следующие классы: водоросли, морская вода, облака и открытые участки земли или скал.Доступ к данным
На платформе есть возможность выделить область исследования, временной период и скачать нужные данные в виде CSV-файла, который содержит следующие характеристики:1)год сбора снимков Landsat;
2) годовой квартал, когда были собраны изображения Landsat, например: Q1 = зима (январь – март);
3) площадь, занятая водорослями (в м2);
4) количество ячеек размером 30x30м, содержащих полог ламинарии в пределах выбранной территории;
5) количество ячеек 30x30м в незанятой среде обитания ламинарии, которые не закрыты облаками в пределах выбранной территории и другие характеристики.
Источники
- https://phys.org/news/2022-04-world-largest-kelp-forest-canopies.html
- https://phys.org/news/2022-08-climate-kelp-forests-capacity-carbon.html
- https://kelpwatch.org/
- https://kelpwatch.org/map
- https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ecy.3031
- https://hakai.org/mapping-kelp-from-space/