När orkanen Irma drabbade södra Florida i september 2017, stormen bufflade kustnära mangroveskogar med vindar över 116 mph - tillräckligt starka för att slita av löv, bryta grenar, och knäppa trädstammar på mitten. Av mangroveskogen som skadats av orkanen Irma, cirka 83% återhämtade sig efter det första året. Men resten gjorde inte det, låta forskare undra varför vissa träd inte studsade tillbaka.

Med hjälp av NASA-data som samlats in före och efter orkanen Irma, forskare fann att stormflod och fångat havsvatten - inte vind - i slutändan fick träden att dö. Träd överlevde på platser där salt havsvatten som orkanen tog in kunde rinna ut, de skriver i ett papper publicerat 28 juni i Naturkommunikation . Men i områden där saltvattnet var fångat i låglänta områden utan tillräckligt med dränering, mangroven kunde inte återhämta sig. Resultaten tyder på att förbättring av vattenflödet nära nedsänkta mangrover eller spolning av dem med sötvatten kan hjälpa till att återställa mangrover efter en orkan.

Mangrover har anpassat sig för att leva längs kusten. Dessa skogar fungerar som ett hinder för att skydda inre områden och kustsamhällen under en storm. Vissa arter har ett nätverk av "jordrötter" ovan jord som stöder trädet medan andra har rötter som ser ut som långa fingrar som sticker ut ur marken, ger extra stöd för att stabilisera trädet och ge syre till rotsystemet. Dessa halvt nedsänkta rotnätverk är också en viktig plantskola för fiskar och andra marina arter.

"Även om mangrove är tåliga, kraftiga träd, de behöver fortfarande vissa villkor för att upprätthålla den skyddsbarriären. Och om miljöförhållandena förändras ens lite, det kan ha en enorm effekt och leda till fullständig död i hela regioner, vilket kan göra dessa kustregioner ännu mer sårbara för nästa storm, "sa Lola Fatoyinbo, en forskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Ögonblicksbilder före och efter orkanen

Under våren 2017 teamet satte sig för att dokumentera hur mangroveskogar förändras och växer över tiden. När orkanen Irma passerade deras studieplatser flera månader senare, forskarna såg ett tillfälle att se hur mangroveskogarna skulle reagera.

De upprepade de mätningar de hade gjort innan orkanen slog till, flyger ett flygplan med en högupplöst kamera och andra vetenskapliga instrument över stora strängar av Everglades. Uppgifterna som samlats in med hjälp av Goddard Lidar, Hyperspektral och termisk bildkamera (G-LiHT), som inkluderar en laser som avger pulser som studsar från toppen av trädkronan, marken, eller någonstans däremellan innan du återvänder till sensorn, gav ögonblicksbilder av strukturen hos dessa mangroveekosystem före och efter Irma. Det gjorde det möjligt för forskarna att få en tredimensionell bild av trädkronan - och jämföra hur den hade förändrats efter orkanen.

Enligt G-LiHT och Landsat satellitdata, 62% av mangroverna i sydvästra Florida drabbades av kapellskador från orkanen Irma. Teamet kartlade de döda och skadade områdena och jämförde dem med platser med hög vindhastighet, hög stormflod, högre träd, landhöjd och andra faktorer för att se om det fanns någon överlappning. NASA:s Global Modeling and Assimilation Office tillhandahöll en modell av vindhastigheter under orkanen; stormflodsdata kom från Louisiana State Universitys Coastal Emergency Risks Assessment och National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Storm Surge:Ett salt angrepp på mangrover

Teamet fann att orkanen Irma dödade över 10, 000 hektar mangroveskog i sydvästra Florida - cirka 24, 700 fotbollsplaner. Under stormen låg många områden under nästan 10 fot vatten, dock, de flesta av de döda träden fanns i områden där salt havsvatten kom in under Irma och aldrig dränerades bort, nedsänka mangroveskogar i månader. Träden i dessa områden – ofta på låg höjd eller med skålformad topografi – hade inte återhämtat sig tre år efter Irma.

"Vinden gör skada, men spiken i kistan är stormflod, sa David Lagomasino, en kustgeomorfolog baserad på East Carolina University's Outer Banks Campus. Överskott av salt och vatten från instängd stormflod kan kväva rötter, förändra mikrobiella samhällen, bryta ner jorden och döda annan växtlighet, Lagomasino säger, vilket kan leda till träddöd.

Stormar på horisonten för mangroveskogar

Problemet kommer sannolikt att förvärras när klimatförändringarna förändrar orkanernas beteende. Stormarna blir allt större och intensifieras snabbare. Fler stormar rör sig också långsamt och stannar över ett område, dumpar skyfall och ger kraftiga vindar och stormflod.

"Det vi ser är att fler och fler av mangroverna inte kan återhämta sig, och det är det som är skrämmande, ", sa Fatoyinbo. "Även om mangrove är så toleranta mot dessa extrema förhållanden, de är fortfarande riktigt sårbara. "