Система, опробованная в горах Прадес в Испании, помогает прогнозировать сухостои.
Биолог Давид Чапарро разработал и протестировал систему раннего выявления экологического стресса у деревьев и предотвращения лесных пожаров.
Задача проекта — измерить внутреннее натяжение водного потока в стволах деревьев. Это помогает вовремя фиксировать воздушную эмболию — закупорку водопроводящих сосудов дерева пузырьками воздуха, из-за которой оно погибает и превращается в сухостой, многократно увеличивая риск лесных пожаров.
Точные карты влажности леса, составленные на основе данных системы, позволяют противопожарным службам заранее понимать, какие именно участки леса находятся в критическом состоянии и вспыхнут первыми в случае возгорания.
Систему тестировали в горном массиве Прадес на северо-востоке Испании, общая площадь которого составляет более 30 тыс. гектаров. Методология проекта сразу учитывает возможность масштабирования технологии на местном, региональном и континентальном уровнях.
Система мониторинга базируется на трех принципах:
Многоуровневое наблюдение. Данные собираются на разных высотах с помощью спутников дистанционного зондирования, самолетов, дронов, а также наземных GPS-датчиков.
Инфракрасные сенсоры измеряют реальную температуру листьев. Когда дереву не хватает воды, его способность к охлаждению через испарение падает, и температура листвы растет — датчики фиксируют это задолго до того, как листья начинают желтеть и засыхать.
Учёные применяют специальные алгоритмы электромагнитного излучения средних и низких частот. Это позволяет «просветить» биомассу и точно рассчитать объем, плотность и содержание влаги внутри веток и стволов.
Связать точечный замер на земле и огромный снимок из космоса — главная технологическая сложность. Её решают с помощью многоуровневого масштабирования — так называемого метода «up-scaling».
Команда использует стандартные GPS-приемники, установленные прямо в лесу под кронами деревьев. Сигнал от навигационных спутников, проходя сквозь листву и стволы к наземному датчику, искажается и затухает.
Степень искажений напрямую зависит от количества воды в биомассе. Измеряя искажения, ученые получают точные эталонные данные о влажности конкретного участка.
Данные с наземных датчиков и дронов сопоставляются со снимками, полученными со спутников методом микроволнового зондирования. На основе этого сопоставления обучаются алгоритмы.
В результате, глядя на изображение, ученые понимают, что происходит внутри стволов деревьев на площади в 30 тыс. гектаров. Ведь физически невозможно установить датчик под каждое дерево.
