De hartslag van ecosystemen meten
Susan Steele-Dunne ontvangt een NWO Vici-beurs. Hiermee gaat zij onderzoek opzetten om de ‘hartslag’ van ecosystemen op aarde in de gaten te houden met radarmetingen. Als we begrijpen hoe deze hartslag gedurende de dag varieert, is het mogelijk om al in een vroeg stadium vast te stellen dat de gezondheid van een bos achteruit gaat. Dit draagt bij aan betere voorspellingen over hoe ecosystemen reageren op klimaatverandering. Uiteindelijk kan dit kansen bieden voor vroegtijdige interventies.
De sleutel tot het achterhalen van de gezondheid van vegetatie is het meten van het watergehalte, aldus Susan Steele-Dunne, hoogleraar bij de afdeling Geoscience and Remote Sensing. Microgolven zijn gevoelig voor het watergehalte van een bos. Steele-Dunne en haar team hebben laten zien dat radarmetingen 's ochtends anders zijn dan ’s avonds en dat de variatie gedurende de dag veel inzicht geeft in het functioneren van de vegetatie: "Als we de dagelijkse cyclus begrijpen, kunnen we de signatuur van een gezonde plant herkennen en zo stress al in een vroeg stadium detecteren." Ook werkt ze aan de herkenning van specifieke risico’s die stress veroorzaken, zoals hoge temperaturen, droogte, ziekten en plagen.
Op dit moment kan de seizoensgebonden variatie van bomen worden gemeten met satellietgegevens. Microgolven detecteren de vochtigheid en daarmee de biomassa van een bos. Meer na inzoomen blijken de waarnemingen sterk te variëren gedurende de dag onder invloed van verschillende weersomstandigheden. Een nieuwe satellietmissie met meer frequente metingen (genaamd SLAINTE, Iers voor ‘gezondheid’) zou meer vertellen over de gezondheidstoestand van de vegetatie.
Nieuwe satellietmissie
De satellieten die er nu al zijn, verzamelen slechts eens in de paar dagen radarbeelden. Samen met Europese collega’s werkt Steele-Dunne aan een idee voor een nieuwe radarmissie. Ze stellen een missie voor die een paar keer per dag gegevens kan verzamelen. De kennis van de interacties tussen microgolven en vegetatie is tot stand gekomen met de huidige satellieten in het achterhoofd. “Als we vaker satellietgegevens kunnen verzamelen en willen inzoomen om de ‘hartslag’ te meten, moeten we onze aannames herzien. We moeten rekening houden met hoog dynamische processen zoals bewegingen en regen, om zo alle signalen te ontrafelen die de gezondheid van de vegetatie prijsgeven.”
Starten op de grond
Een van de grootste uitdagingen is het gebrek aan metingen op grondniveau, om aannames te testen en algoritmes te ontwikkelen. Gedurende haar Vici-onderzoek gaat ze microgolfsensoren op grondniveau installeren en deze combineren met metingen van watertransport. Zo moet duidelijk worden hoe planten water opslaan en wat dat voor effect heeft op de microgolfmetingen. Door vervolgens satellietbeelden, radarmodellen en grondmetingen te combineren zullen Steele-Dunne en haar team de nodige tools ontwikkelen om hun visie voor een toekomstige satellietmissie verder vorm te geven.
Als het ons lukt om een missie te lanceren en zo op grote schaal te gaan meten, zal de impact enorm zijn. We zouden veel beter kunnen voorspellen hoe onze ecosystemen beïnvloed worden door mensen en klimaatverandering, en vice versa.
Vici-beurzen
De Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) heeft aan drie Delftse wetenschappers een Vici-financiering toegekend van elk maximaal 1,5 miljoen euro. Hiermee kunnen zij gedurende vijf jaar een vernieuwende onderzoekslijn ontwikkelen en hun eigen onderzoeksgroep verder uitbouwen. Vici is een van de grootste persoonsgebonden wetenschappelijke premies van Nederland en is gericht op gevorderde onderzoekers. Lees hier over de andere Vici laureaten binnen de TU Delft.