Deux images satellites montrent un changement de végétation par rapport au brouillard dans deux zones du désert du Namib. L'image de gauche montre les zones pendant les périodes de faible brouillard; l'image de droite montre les zones pendant les périodes de brouillard plus élevé. Les zones plus vertes à l'intérieur des carrés indiquent le verdissement de la végétation. Crédit :Lixin Wang, Université de l'Indiana.
Une nouvelle étude menée par des écohydrologues de l'IUPUI a montré pour la première fois qu'il est possible d'utiliser des données satellitaires pour mesurer la menace du changement climatique pour les systèmes écologiques qui dépendent de l'eau du brouillard.
Le papier, publié dans la revue Lettres de recherche géophysique , présente la première preuve claire que la relation entre les niveaux de brouillard et l'état de la végétation est mesurable à l'aide de la télédétection. La découverte ouvre la possibilité d'évaluer facilement et rapidement l'impact du brouillard sur la santé écologique à travers de grandes masses continentales, par rapport à une observation minutieuse au niveau du sol.
"Il n'a jamais été démontré auparavant que l'on pouvait observer l'effet du brouillard sur la végétation depuis l'espace, " a déclaré Lixin Wang, professeur agrégé à la Faculté des sciences de l'IUPUI, qui est l'auteur principal de l'étude. "La possibilité d'utiliser les données satellitaires à cette fin est une avancée technologique majeure."
Il est urgent de comprendre la relation entre le brouillard et la végétation, car les changements environnementaux réduisent les niveaux de brouillard à travers le monde. Le changement affecte le plus fortement les régions qui dépendent du brouillard comme principale source d'eau, y compris les forêts de séquoias en Californie; le désert d'Atacama au Chili; et le désert du Namib en Namibie, les deux derniers étant actuellement reconnus comme sites du patrimoine mondial par les Nations Unies en raison de leur rareté écologique.
Des lectures de brouillard ont été prises à deux stations météorologiques près de l'institut de recherche Gobabeb Namib dans le désert du Namib en Namibie. Crédit :Lixin Wang, Université de l'Indiana.
« La disparition du brouillard met en danger les espèces de plantes et d'insectes dans ces régions, dont beaucoup n'existent pas ailleurs dans le monde, " dit Na Qiao, un étudiant invité à l'IUPUI, qui est le premier auteur de l'étude. « L'impact de la perte de brouillard sur la végétation est déjà très clair. Si nous pouvons coupler ces données avec des évaluations d'impact à grande échelle basées sur des données satellitaires, cela pourrait potentiellement influencer les politiques de protection de l'environnement liées à ces régions.
L'étude dirigée par l'IUPUI est basée sur des données satellitaires optiques et hyperfréquences, ainsi que des informations sur les niveaux de brouillard provenant des stations météorologiques de deux sites exploités par l'Institut de recherche Gobabeb Namib dans le désert du Namib. Les données satellitaires ont été obtenues de la NASA et du US Geological Survey. Les lectures de brouillard ont été prises entre 2015 et 2017.
Le travail de Wang avec l'installation de Gobabeb est soutenu par une subvention CAREER de la National Science Foundation. Au moins une fois par an, lui et les étudiants chercheurs, y compris les étudiants diplômés et de premier cycle de l'IUPUI, se rendre à l'installation éloignée (à deux heures de route sur un chemin de terre de la ville la plus proche) pour mener des recherches sur le terrain.
L'étude a trouvé une corrélation significative entre les niveaux de brouillard et l'état de la végétation près des deux stations météorologiques pendant toute la durée de l'étude. Entre autres constatations, les données optiques du site à proximité du centre de recherche ont révélé des signes évidents de verdissement des plantes suite au brouillard, et des mesures jusqu'à 15 % plus élevées pendant les périodes de brouillard par rapport aux périodes sans brouillard.
Lixin Wang, la gauche, et un collègue mènent des recherches sur l'eau dans le désert du Namib en Namibie. Crédit :Lixin Wang, Université de l'Indiana.
Des tendances similaires ont été observées sur le deuxième site, situé à proximité d'une formation rocheuse locale. Les données micro-ondes ont également trouvé une corrélation significative entre le brouillard et la croissance des plantes à proximité du centre de recherche, et des mesures jusqu'à 60 pour cent plus élevées pendant les périodes de brouillard par rapport aux périodes sans brouillard.
Les conclusions de l'étude reposent sur trois méthodes de mesure à distance de la végétation :deux basées sur des données optiques, qui est sensible à la vibration des verts chez les plantes, et un troisième basé sur des données micro-ondes, qui est sensible à la masse végétale globale, y compris la quantité d'eau dans les tiges et les feuilles. Bien qu'observable par les machines, les changements de couleur de la végétation sont suffisamment faibles pour ne pas être détectés par l'œil humain.
Prochain, l'équipe s'appuiera sur ses travaux actuels pour mesurer l'effet du brouillard sur la végétation sur de plus longues périodes, qui aidera avec les prévisions futures. Wang vise également à étudier la relation dans d'autres régions, y compris les forêts de séquoias en Californie.
"Nous ne savions même pas que vous pouviez utiliser des données satellitaires pour mesurer l'impact du brouillard sur la végétation jusqu'à cette étude, " a-t-il dit. " Si nous pouvons prolonger la période sous enquête, cela montrera une relation encore plus robuste. Si nous avons 10 ans de données, par exemple, nous pouvons faire des prédictions futures sur la force de cette relation, et comment cette relation a changé au fil du temps en raison du changement climatique. »
