Аэрофотоснимки выявляют последствия изменения климата

Из-за изменения климата нежелательные водные растения, такие как Elodea nuttallii (элодея Нутталла) и Najas marina (наяда морская), начинают захватывать водоёмы Германии, включая популярные зоны отдыха вроде Штарнбергского озера. Их распространение служит индикатором качества воды и роста её температуры. Быстрое распространение этих растений может нарушить баланс хрупких озёрных экосистем.

Спутниковые снимки в помощь исследователям-дайверам

Традиционный мониторинг популяций растений силами дайверов, составляющих карты «растительных покровов», даёт детальную информацию, но требует больших затрат. Исследователи из Лимнологической станции Мюнхенского технического университета (TUM) в Иффельдорфе разработали более быстрый и дешёвый метод.

«Новая идея заключается в замене части погружений высокодетальными аэро- и спутниковыми снимками», — поясняет руководитель проекта д-р Томас Шнайдер. Чтобы делать выводы о росте растений по снимкам, учёные измеряют спектральную отражательную способность (рефлектанс), которая уникальна для каждого вида из-за различий в пигментации и структуре.

У каждого озера — свои характеристики отражения

Исследователи создали цифровую библиотеку спектральных характеристик растений для анализа снимков. На её сбор данных ушло два года: с лодки фотографировали растения и измеряли их рефлектанс, погружая камеры и датчики на выносной штанге.

Основная сложность в том, что взвешенные вещества, тип донных отложений, преломление света и разная глубина искажают картину. Поэтому учёные разработали математические алгоритмы для «вычитания» этих погрешностей из изображений с учётом данных измерений с лодки. Поскольку каждый водоём уникален, для каждого озера был создан отдельный алгоритм.

Раннее выявление рисков для экосистемы

Новый метод лучше всего подходит для мониторинга крупных, однородных популяций растений. «Для проверки участков с мелкомасштабными изменениями растительности по-прежнему потребуются дайверы, — говорит аспирант Патрик Вольф. — Вид с воздуха не может заменить их работу, но способен эффективно её дополнить».

Лимнологи TUM разработали метод дистанционного зондирования для регулярного наблюдения за крупными популяциями растений в озёрах. Это позволяет проще и экономичнее выявлять нежелательные изменения. Распространение таких видов — не просто неудобство для купальщиков, но и фактор, способный в долгосрочной перспективе изменить экосистему водоёма, например, вытеснив другие виды или изменив среду обитания рыб.