Den 20 september, 2017, Orkanen Maria tappade över Puerto Rico med vindar upp till 155 miles i timmen och hårt regn som översvämmade städer, slog ut kommunikationsnät och förstörde elnätet. I de tuffa centrala bergen och det frodiga nordöstra, Maria släppte loss sin ilska när hårda vindar helt avlöste de tropiska skogarna och bröt och drog upp rötterna. Kraftigt nederbörd utlöste tusentals jordskred som klippte över stråk av branta bergssidor.

I april reste ett team av NASA -forskare till Puerto Rico med luftburna instrument för att undersöka skador från orkanen Maria till öns skogar.

"Från luften, omfattningen av orkanens skador var häpnadsväckande, "sa NASA jordforskare Bruce Cook, som ledde kampanjen. "Den täta, sammanlänkade baldakiner som täckte ön innan stormen reducerades till en härva av nedfällda träd och isolerade överlevande, fråntagna sina grenar. "

NASA:s jordobservationssatelliter övervakar världens skogar för att upptäcka säsongsförändringar i vegetationstäcket eller plötsliga skogsförluster från avskogning, men på rumsliga och tidsskalor som är för grova för att se förändringar. För att få ett mer detaljerat utseende, NASA flög ett luftburet instrument som heter Goddard's Lidar, Hyperspektral och termisk avbildare, eller G-LiHT. Från magen på ett litet flygplan som flyger tusen fot över träden, G-LiHT samlade flera mätningar av skogar över hela ön, inklusive högupplösta fotografier, yttemperaturer och vegetationens höjder och struktur.

U.S. Forest Service, U.S.Fish and Wildlife Service, Federal Emergency Management Agency och NASA gav finansiering för den luftburna kampanjen.

Teamet flög många av samma spår med G-LiHT som det hade våren 2017, månader innan orkanen Maria landade, som en del av en studie av hur tropiska skogar växer tillbaka på övergivna jordbruksmarker. Jämförelsen före och efter visar att skogar över hela ön fortfarande sliter efter orkanens påverkan.

Med hjälp av lidar, ett omfattande system som avfyrar 600, 000 laserpulser per sekund, laget mätte förändringar i höjden och strukturen i de puertoricanska skogarna. Skadan är påtaglig. Skogar nära staden Arecibo på norra sidan av ön växer på kalkstenskullar med lite jord för att stabilisera träd. Som ett resultat, orkanen knäppte eller röjde upp 60 procent av träden där. I nordost, på sluttningarna av El Yunque National Forest, orkanen trimmade skogen, minska sin genomsnittliga höjd med en tredjedel.

Data från G-LiHT används inte bara för att fånga öns skogar; det är ett viktigt forskningsverktyg för forskare som följer hur skogarna förändras när de återhämtar sig efter en så stor händelse.

"[Orkanen] Maria tryckte på återställningsknappen på många av de olika processer som utvecklar skogar över tid, "sa Doug Morton, en jordvetare vid NASA:s Goddard Spaceflight Center och G-LiHT medforskare. "Nu tittar vi på många av dessa processer i snabbspolningshastigheter när stora delar av ön återhämtar sig, med överlevande träd och nya plantor som solar i fullt solljus. "

Bland de områden som laget flög över flitigt var El Yunque National Forest, som orkanen Maria slog till med full kraft. U.S. Forest Service förvaltar El Yunque, en tropisk regnskog, liksom dess utsedda forskningstomter, som grundades i slutet av 1930 -talet. Universitets- och statliga forskare utför all slags forskning, inklusive att mäta enskilda träd för att spåra deras tillväxt, räkna blommor och frön för att övervaka reproduktion, och analysera jordprover för att spåra näringsämnen som behövs för växttillväxt.

En viktig bedömning av ett träds hälsa är dess krona, som omfattar den övergripande formen på en trädtopp, med sina grenar, stjälkar och blad. Orkanvindar kan kraftigt skada trädkronor och drastiskt minska antalet blad för att skapa energi genom fotosyntes.

"Bara sju månader efter stormen, överlevande träd spolar nya löv och växer fram grenar för att återfå sin förmåga att skörda solljus genom fotosyntes, "Morton sa, samtidigt som man noterar att överlevnaden av skadade träd under de kommande åren är en öppen fråga.

Även om det är svårt att i detalj bedöma trädkronor från marken, från luften kan G-LiHTs lidarinstrument härleda formen och strukturen på alla träd i sin flygbana. Den luftburna kampanjen över Puerto Rico var tillräckligt omfattande för att ge information om strukturen och sammansättningen av den övergripande skogstaket, öppna en rad forskningsmöjligheter.

"Svåra stormar som Maria kommer att gynna vissa arter och förstöra andra, sa Maria Uriarte, en ekolog vid Columbia University som har studerat El Yunque National Forest i 15 år och arbetar med NASA -teamet för att validera flygdata med markobservationer. "Studier på tomtenivå berättar hur detta fungerar i ett litet område, men skadorna på en viss plats beror på närheten till stormens spår, topografi, jord och egenskaperna hos varje skogsplast. Detta gör det svårt att generalisera till andra skogar på ön. "

Men med G-LiHT-data kan forskare studera stormens påverkan på ett mycket större område, Uriarte fortsatte. "Det som är riktigt spännande är att vi kan ställa en helt annan uppsättning frågor, "sa hon." Varför har ett område mer skada än andra? Vilka arter påverkas mest över hela ön? "

Att förstå tillståndet för skogstaket har också långtgående konsekvenser för resten av ekosystemet, eftersom trädtäckning är avgörande för många arters överlevnad. Till exempel, fåglar som den infödda Iguaca papegojan använder baldakinen för att gömma sig från rovdjurshökar. Kapellet skapar också en svalare, fuktig miljö som bidrar till tillväxt av trädplantor och ödlor och grodor som bor i skogsbotten. Strömmar som kyls av den täta nyansen gör dem också beboeliga för en mängd olika organismer.

Men med samma symbol, andra växter och djur som en gång var i nackdel har nu nytta av förändringar som orsakats av förlusten av taket.

"Vissa ödlor lever i taket, där de trivs i torrare, mer solsken, "sa herpetologen Neftali Ríos-López, docent vid University of Puerto Rico-Humacao Campus. "På grund av orkanen förlängs nu de torrare förhållandena som en gång var exklusiva för baldakinen ner till skogsbotten. Som ett resultat, dessa djur är bättre anpassade till dessa förhållanden och har börjat förtränga och ersätta djur som är anpassade till de en gång svalare förhållandena. "

"Vilka är vinnarna och förlorarna i den här nya miljön? Det är en viktig fråga i allt detta, "sa NASA:s Doug Morton. Under den luftburna kampanjen, han tillbringade flera dagar på forskningstomterna i El Yunque och tog tredimensionella bilder av skogsgolvet för att komplettera data från G-LiHT. Han sa att det är klart att handflatorna, som klarade orkanvindarna bättre än andra bredbladiga träd, är bland de nuvarande mottagarna av den nu soldränkta skogen. Och det är inte en dålig sak.

"Palmerna kommer att utgöra en viktig komponent i skogen i denna skog under det närmaste decenniet eller mer, och på vissa sätt hjälper de till att underlätta återhämtningen av resten av denna skog, "Morton sa." Palmer ger lite skugga och skydd för den flora och fauna som rekoloniserar området. Det är uppmuntrande. "

Konsekvenserna av denna forskning sträcker sig bortom skogens ekosystem, både i tid och rum, sa Grizelle Gonzalez, en forskningsekolog med U.S. Forest Service och projektledare för forskningstomterna i El Yunque. Som ett exempel, hon påpekade att orkanen fick bergströmmarna att översvämma och fyllas med sediment som slutligen rann ut i havet. Sediment kan påverka kvaliteten på dricksvattnet och korallgemenskaperna som fisket är beroende av för både uppehälle och handel negativt.

"Det är vackert att se att så många federala myndigheter samlades för att samarbeta om detta viktiga arbete eftersom skogar spelar en nyckelroll i allt från biologisk mångfald och ekonomi till folkhälsa, "Sa Gonzalez.

G-LiHT-data har också globala konsekvenser. I juli, teamet beger sig till Alaska för att fortsätta undersöka det vidsträckta skogsmarken i statens inre för att bättre förstå effekterna av accelererad uppvärmning av arktis på boreala skogar, som, i tur och ordning, spela en nyckelroll för att kyla jordens klimat genom att kväva kol från atmosfären. "G-LiHT tillåter oss att samla forskningsdata i storleken på enskilda träd över breda landskap, "Morton sa." Skogar från Alaska till Puerto Rico förändras ständigt som svar på klimatuppvärmning och störningar som brand och orkaner. "