Thermal Infrared Remote Sensing of Stress Responses in Forest Environments
Από RemoteSensing Wiki
Θερμική Υπέρυθρη Τηλεπισκόπιση Αποκρίσεων Στρες σε Δασικά Περιβάλλοντα
Πρωτότυπος τίτλος: Thermal Infrared Remote Sensing of Stress Responses in Forest Environments
Συγγραφείς: Magdalena Smigaj, Avinash Agarwal, Harm Bartholomeus, Mathieu Decuyper, Ahmed Elsherif, Arjen de Jonge & Lammert Kooistra
Πηγή: https://link.springer.com/article/10.1007/s40725-023-00207-z
Πίνακας περιεχομένων |
1. Εισαγωγή
Η μελέτη των θερμικών αποκλίσεων της θερμοκρασίας σε φυτά έχει αναγνωριστεί ως χρήσιμο εργαλείο για τη διάγνωση φυσιολογικών διαταραχών και ασθενειών. Αντίστοιχα με τα ζώα, οι αποκλίσεις στη θερμοκρασία των φύλλων μπορεί να αποτελούν πρώιμα σημάδια διαταραχών στη λειτουργία του φυτού. Σε αυτή τη μελέτη, εξετάζεται η εφαρμογή της θερμογραφίας για την παρακολούθηση και ανίχνευση διαταραχών στην υγεία των δασών. Παρά τη χρήση αυτής της τεχνολογίας σε καλλιέργειες, η εφαρμογή της σε δασικές περιοχές παραμένει περιορισμένη.
2. Μέθοδος Έρευνας
Η χρήση UAVs με υψηλή ανάλυση εικόνας έχει αναδειχθεί ως μια από τις πιο υποσχόμενες μεθόδους για την παρακολούθηση του στρες των δασών σε επίπεδο μεμονωμένων δέντρων. Αυτή η προσέγγιση είναι πιο οικονομική από τις παραδοσιακές αεροπορικές καμπάνιες και προσφέρει δεδομένα υψηλής ανάλυσης για την ανίχνευση διαταραχών όπως η ξηρασία και οι ασθένειες. Επιπλέον, οι μελέτες έχουν αρχίσει να επικεντρώνονται και σε άλλους τύπους στρες, όπως οι λοιμώξεις και οι προσβολές από έντομα. Η θερμική απομακρυσμένη ανίχνευση προσφέρει μια σειρά από υποσχέσεις για την παρακολούθηση και αξιολόγηση της υγείας των δασών. Παρά την πρόοδο, υπάρχουν ακόμη αρκετές μεθοδολογικές προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν. Αυτή η ανασκόπηση διερευνά την τρέχουσα χρήση της τεχνολογίας και προσδιορίζει το μέλλον της χρήσης θερμικών δεδομένων για την ανίχνευση διαταραχών στα δάση, χωρίς να εξετάζει τις εφαρμογές γύρω από τις πυρκαγιές, τις οποίες έχουν ήδη καλύψει άλλες μελέτες. Τα φυτά ανταλλάσσουν θερμότητα με το περιβάλλον τους μέσω διάφορων μηχανισμών, όπως η διαπνοή και η μεταφορά θερμότητας μέσω της φυλλικής επιφάνειας. Οι θερμορυθμιστικές αλλαγές είναι απόκριση στους περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως η ηλιακή ακτινοβολία, η υγρασία και η θερμοκρασία. Καθώς η διαπνοή επηρεάζεται από το άνοιγμα των στομάτων, η θερμοκρασία των φύλλων μειώνεται όταν η διαπνοή είναι ενεργή, ενώ κατά τη διάρκεια του στρες, η διαπνοή περιορίζεται, προκαλώντας αύξηση της θερμοκρασίας των φύλλων.
3. Προκλήσεις
Η παρακολούθηση των θερμικών απαντήσεων των δασών μπορεί να παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για την υγεία τους, όμως η ερμηνεία των δεδομένων θερμοκρασίας είναι περίπλοκη λόγω περιβαλλοντικών παραμέτρων και δομικών διαφορών. Αν και η θερμοκρασία του θρόνου χρησιμοποιείται για την ανίχνευση του στρες, η συσχέτισή της με περιβαλλοντικές συνθήκες καθιστά δύσκολη τη διάκριση της αντίδρασης του φυτού από τις επιδράσεις της θερμορύθμισης. Ορισμένοι δείκτες, όπως ο CWSI και η διαφορά θερμοκρασίας θρόνου-αέρα, χρησιμοποιούνται για την κανονικοποίηση, όμως εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν περιορισμούς λόγω καιρικών παραμέτρων. Στο επίπεδο των δορυφόρων, οι συνδυασμοί θερμοκρασίας επιφάνειας (LST) και NDVI παρέχουν χρήσιμες ενδείξεις, αν και η αβεβαιότητα αυξάνεται με τις τιμές του NDVI, περιορίζοντας την χρησιμότητά τους. Μια πιο ολοκληρωμένη προσέγγιση μπορεί να είναι ο Δείκτης Εξάτμισης (ESI), ο οποίος έχει χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της δασικής θνησιμότητας. Επιπλέον, η σύνδεση των θερμικών δεδομένων με τις φυσιολογικές καταστάσεις των δέντρων, καθώς και η ανάπτυξη μοντέλων μετάδοσης ακτινοβολίας (RTMs), θα μπορούσαν να συμβάλουν στην καλύτερη κατανόηση των θερμικών αποκρίσεων των δασών και να ενισχύσουν την παρακολούθηση της υγείας τους.
4. Συμπεράσματα
Η παρακολούθηση της θερμοκρασίας των φύλλων και του θρόνου μπορεί να προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες για την φυσιολογική κατάσταση των δέντρων. Ωστόσο, οι περιβαλλοντικοί παράγοντες και η δομική σύνθεση δυσχεραίνουν την άμεση ερμηνεία των θερμικών δεδομένων. Χρειάζεται περαιτέρω ανάπτυξη μεθόδων ανάλυσης για να αξιολογηθούν οι δυνατότητες της θερμικής απομακρυσμένης ανίχνευσης σε διάφορα δασικά περιβάλλοντα. Η χρήση UAV θερμογραφίας αναμένεται να αποκτήσει αυξανόμενη σημασία για την ανάλυση μεμονωμένων δέντρων. Η συνδυασμένη χρήση θερμικών δεδομένων με άλλες τεχνικές όπως το LiDAR μπορεί να βελτιώσει την κατανόηση της αντίδρασης σε στρες και να προσφέρει ολοκληρωμένη εικόνα για την υγεία των δασών.
