Dengan menggunakan teknologi baru, para ilmuwan dapat mempelajari bagaimana serangan serangga seperti cacing cemara barat berperan dalam perubahan iklim. Foto oleh Paul Williams
Ini menjadi siklus yang merusak di AS bagian barat: Suhu yang lebih hangat dan kondisi kekeringan memperpanjang siklus hidup kumbang pinus gunung, memungkinkan mereka memangsa pinus, pohon cemara dan pohon cemara yang menyelimuti pegunungan. Pohon-pohon berubah menjadi kemerahan-coklat sebelum mati - sebuah fenomena yang menurut Taman Nasional dinamakan “epidemi yang membentang dari Kanada ke Meksiko.” Ada kekhawatiran yang meluas bahwa kematian pohon seperti itu menciptakan sumber bahan bakar yang sangat baik untuk kebakaran hutan.
Sampai baru-baru ini, para ilmuwan dibiarkan mensurvei kerusakan dari tanah, dengan sedikit kemampuan untuk memahami penyebab dan proses. Tetapi sekarang teknologi baru memungkinkan mereka untuk menggunakan citra satelit untuk mengidentifikasi sumber-sumber peristiwa kecil yang mengubah ekosistem - beberapa di antaranya, misalnya wabah kumbang, terkait dengan pendorong perubahan iklim. Sebuah program komputer bernama LandTrendr, yang dikembangkan oleh profesor Lingkungan dan Bumi Universitas Boston, Robert Kennedy, memungkinkan para ilmuwan untuk menggabungkan data yang mereka kumpulkan di lapangan dengan citra satelit dari US Geological Survey (USGS) dan NASA untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang gangguan lingkungan.
Sejak 1972, NASA dan USGS telah menyebarkan satelit yang mengambil foto-foto digital khusus dari lanskap Bumi. Mereka mampu menangkap detail yang ada dalam panjang gelombang yang tidak terlihat oleh mata manusia, termasuk yang sedikit lebih panjang dari cahaya tampak yang disebut inframerah dekat. Tumbuhan yang sehat memantulkan energi dalam inframerah dekat, dan dengan memindai gambar, para ilmuwan dapat mendeteksi gangguan di lanskap Bumi.
Di masa lalu, gambar-gambar ini sangat mahal, membatasi akses para ilmuwan. "Kami akan melihat gambar dari tahun 2000 dan satu dari tahun 2005 dan bertanya, 'Apa yang berubah?'" Kennedy menjelaskan. “Jika Anda hanya melihat dua gambar, sangat sulit untuk melacak perubahan yang berkembang perlahan. Anda bisa mengatakan ada sesuatu yang berubah, tetapi Anda tidak tahu berapa lama itu diambil. "
Ketika USGS mulai memberikan gambar-gambar ini secara gratis pada 2008, itu adalah titik balik bagi para ilmuwan Bumi. Mereka sekarang memiliki akses ke ribuan pemotretan dari setiap wilayah geografis tertentu - gambar yang digunakan alat LandTrendr Kennedy. “Dengan melihat semua gambar, kamu bisa menontonnya terbuka. Anda lebih percaya diri bahwa Anda benar-benar melihat tren, ”katanya. Ini sangat berguna untuk memahami perubahan iklim dan perubahan penggunaan lahan, yang merupakan “semua tentang proses, ” menurut Kennedy.
Kennedy saat ini menggunakan teknologi LandTrendr untuk melihat pertukaran karbon bersih dari hutan; antara lain, karyanya menganalisis jumlah karbon yang hilang di hutan karena kebakaran, tebang habis, tebang parsial dan urbanisasi. Studi perubahan iklim di Kutub Utara dan zona transisi antar ekosistem juga memanfaatkan LandTrendr. Namun di Pacific Northwest, Garrett Meigs, kandidat PhD kehutanan di Oregon State University, menggunakan LandTrendr untuk mempelajari persimpangan api dan serangga.
Secara khusus, Meigs sedang memeriksa kebakaran hutan besar yang telah menghancurkan Washington dan Oregon sejak tahun 1985, dan bagaimana wabah kumbang pinus gunung dan cacing pohon cemara barat mempengaruhi aktivitas kebakaran selanjutnya. "Ketika ada kekeringan, stres, kerentanan yang lebih tinggi terhadap serangan, kita bisa melihat pembalikan hutan, " katanya.
Algoritma LandTrendr menggabungkan gambar satelit dari daerah yang terkena kebakaran dan serangga dengan kerja lapangan Meigs sendiri dan data udara historis dari US Forest Service, yang telah lama menggunakan pesawat terbang untuk survei infestasi serangga. "Ada hal-hal yang tidak bisa kita deteksi atau lihat sebelumnya, tapi sekarang kita bisa, " kata Meigs.
Di bawah ini adalah video yang memperlihatkan visualisasi LandTrendr dari Pacific Northwest. Kennedy menjelaskan cara kerjanya: Hutan hijau yang stabil diwakili oleh area biru; ketika kumbang pinus gunung meletus, dalam kasus ini di daerah Three Sisters of Oregon, citra bersinar merah. Dan ketika seekor cacing cemara barat yang bergerak lambat bergerak ke suatu daerah - di sana, kaki selatan Gunung Hood - ia berubah menjadi kuning.
Bisakah LandTrendr membantu memprediksi perubahan iklim? Mungkin. “Kami tidak dapat melihat masa depan, kami hanya dapat mendokumentasikan dengan satelit apa yang telah terjadi. Tetapi seluruh permainan dengan sains adalah untuk mengembangkan pemahaman yang memungkinkan untuk prediksi, ”kata Kennedy. "Harapan saya adalah bahwa dengan membuat peta-peta ini dan menangkap proses-proses ini dengan cara yang belum dapat kita lihat sebelumnya, kita dapat menguji hipotesis" dengan mendokumentasikan di mana, kapan dan jika efek yang diprediksi terjadi, katanya.
Sementara studi Meigs tentang serangga dan api sebagian besar bersifat retrospektif, studi ini memiliki potensi untuk membantu upaya perkiraan di masa depan. "Kami memiliki garis dasar untuk mengukur perubahan di masa depan, " katanya. "Dengan melihat kondisi yang mengarah ke wabah serangga besar atau kebakaran hutan, kita mungkin bisa mengenali mereka ketika mereka muncul di masa depan."
