En ny studie ledd av ekohydrologer vid IUPUI har för första gången visat att det är möjligt att använda satellitdata för att mäta hotet från klimatförändringar för ekologiska system som är beroende av vatten från dimma.

Pappret, publiceras i tidskriften Geofysiska forskningsbrev , presenterar det första tydliga beviset på att förhållandet mellan dimnivåer och vegetationsstatus är mätbart med hjälp av fjärranalys. Upptäckten öppnar potentialen för att enkelt och snabbt bedöma dimmas inverkan på ekologisk hälsa över stora landmassor – jämfört med noggranna observationer på marknivå.

"Det har aldrig tidigare visats att man kan observera effekten av dimma på vegetation från yttre rymden, sa Lixin Wang, en docent vid School of Science vid IUPUI, vem som är seniorförfattare på studien. "Möjligheten att använda satellitdata för detta ändamål är ett stort tekniskt framsteg."

Behovet av att förstå sambandet mellan dimma och vegetation är akut eftersom miljöförändringar minskar dimmanivåerna över hela världen. Förändringen påverkar starkast regioner som är beroende av dimma som en viktig vattenkälla, inklusive redwoodskogarna i Kalifornien; Atacamaöknen i Chile; och Namiböknen i Namibia, med de två sistnämnda för närvarande erkända som världsarv under FN på grund av deras ekologiska sällsynthet.

"Förlusten av dimma äventyrar växt- och insektsarter i dessa regioner, av vilka många inte finns någon annanstans i världen, sa Na Qiao, en gäststudent vid IUPUI, vem är studiens första författare. "Inverkan av dimma förlust på vegetation är redan mycket tydlig. Om vi ​​kan koppla dessa data med storskaliga konsekvensbedömningar baserade på satellitdata, det skulle potentiellt kunna påverka miljöskyddspolitik relaterade till dessa regioner."

Den IUPUI-ledda studien är baserad på optisk och mikrovågsatellitdata, tillsammans med information om dimnivåer från väderstationer på två platser som drivs av Gobabeb Namib Research Institute i Namiböknen. Satellitdata erhölls från NASA och U.S. Geological Survey. Dimavläsningarna togs mellan 2015 och 2017.

Wangs arbete med Gobabeb-anläggningen stöds av ett National Science Foundation CAREER-anslag. Minst en gång om året, han och studerande forskare, inklusive både doktorander och studenter från IUPUI, resa till den avlägsna anläggningen - en två timmars bilresa på en grusväg från närmaste stad - för att utföra fältforskning.

Studien fann ett signifikant samband mellan dimmnivåer och vegetationsstatus nära båda väderstationerna under hela studietiden. Bland andra fynd, de optiska data från platsen nära forskningsanläggningen avslöjade tydliga tecken på växtgrönning efter dimma, och upp till 15 procent högre åtgärder under perioder av dimma jämfört med perioder utan dimma.

Liknande mönster sågs på den andra platsen, ligger nära en lokal klippformation. Mikrovågsdata fann också signifikant korrelation mellan dimma och växttillväxt nära forskningsanläggningen, och upp till 60 procent högre åtgärder under perioder av dimma jämfört med perioder utan dimma.

Studiens slutsatser är baserade på tre metoder för fjärrmätning av vegetation:två baserade på optiska data, som är känslig för det gröna i växter, och en tredje baserad på mikrovågsdata, som är känslig för den totala växtmassan, inklusive mängden vatten i stjälkar och blad. Även om det kan observeras av maskiner, förändringarna i vegetationens färg är tillräckligt svaga för att inte upptäckas av det mänskliga ögat.

Nästa, teamet kommer att bygga vidare på sitt nuvarande arbete för att mäta effekten av dimma på vegetation under längre tidsperioder, som kommer att hjälpa till med framtida förutsägelser. Wang syftar också till att studera relationen i andra regioner, inklusive redwoodskogarna i Kalifornien.

"Vi visste inte ens att du kunde använda satellitdata för att mäta dimmas inverkan på vegetationen förrän denna studie, " sa han. "Om vi ​​kan förlänga den undersökta perioden, som kommer att visa ett ännu mer robust förhållande. Om vi ​​har 10 års data, till exempel, vi kan göra framtida förutsägelser om styrkan i detta förhållande, och hur detta förhållande har förändrats över tid på grund av klimatförändringar."