Satelliten helfen Wissenschaftlern, den dramatischen Verlust von Feuchtgebieten in Louisiana zu verfolgen

Neue Forschungsergebnisse verwenden NASA-Satellitenbeobachtungen und fortschrittliche Computer, um verlorene (und gefundene) Feuchtgebiete auf der ganzen Welt aufzuzeichnen.

Vom Lake Pontchartrain bis zur texanischen Grenze hat Louisiana seit Mitte der 1950er Jahre genug Feuchtgebiete verloren, um den gesamten Bundesstaat Rhode Island zu bedecken. Unter Verwendung eines einzigartigen Modells quantifizierten die Forscher diese Feuchtgebietsverluste auf fast 21 Quadratmeilen (54 Quadratkilometer) pro Jahr seit den frühen 1980er Jahren.

In der neuen Studie veröffentlicht in der Journal of Geophysical Research: Biogeowissenschaften, nutzten Wissenschaftler die NASA/USGS Landsat-Satellitenaufzeichnung, um Küstenlinienveränderungen in Louisiana von 1984 bis 2020 zu verfolgen. Einige dieser Feuchtgebiete wurden von steigenden Meeren überschwemmt; andere wurden durch die Öl- und Gasinfrastruktur und Hurrikane gestört. Haupttreiber der Verluste war jedoch der Küsten- und Flussbau, der je nach Umsetzung positive oder negative Auswirkungen haben kann.

Zentimeter für Zentimeter entstehen Feuchtgebiete durch die langsame Anhäufung – Akkretion – von mineralischen Sedimenten und organischem Material, das von Flüssen und Bächen getragen wird. Akkretion schafft neuen Boden und wirkt der Erosion, dem Absinken von Land und dem Anstieg des Meeresspiegels entgegen.

Menschliche Eingriffe und Ingenieurskunst halten oft den Sedimentfluss zurück oder lenken ihn um, der sich auf natürliche Weise ansammelt, um Feuchtgebiete zu bauen und wieder aufzufüllen. Zum Beispiel haben verstärkte Dämme und Tausende von Kilometern Kanäle und ausgegrabene Ufer viele Feuchtgebiete vom Mississippi und dem Netzwerk von Bächen isoliert, die wie Adern und Kapillaren durch sein Delta fließen. In einigen Fällen haben Ingenieurprojekte den Deltagebieten Sediment hinzugefügt und neues Land geschaffen.

Durch die Analyse von Landsat-Bildern mit Tools aus dem Cloud-Computing entwickelten die Forscher ein Fernerkundungsmodell, das sich auf Akkretion oder deren Fehlen konzentrierte. Becken, die keinen neuen Boden bildeten, wie Terrebonne und Barataria, erlitten im Untersuchungszeitraum den größten Landverlust – mehr als 180 Quadratmeilen (466 Quadratkilometer). Andere Gebiete gewannen an Boden, darunter 33,6 Quadratmeilen (87 Quadratkilometer) neues Land im Atchafalaya-Becken und 43 Quadratmeilen (112 Quadratkilometer) in dem als „Vogelfußdelta“ bekannten Gebiet an der Mündung des Mississippi.

„Das Küstensystem von Louisiana ist hochtechnisiert“, sagte Daniel Jensen, Hauptautor und Postdoktorand am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Aber die Tatsache, dass an einigen Stellen Boden gewonnen wurde, deutet darauf hin, dass wir bei ausreichenden Wiederherstellungsbemühungen zur Wiedereinführung der Frischwasserversorgung und der Sedimente in Zukunft eine gewisse Erholung der Feuchtgebiete sehen könnten.“

Das Absterben und die Erholung von Feuchtgebieten zu verstehen, ist von entscheidender Bedeutung, da das Mississippi-Delta, wie viele Deltas der Welt, die lokale und nationale Wirtschaft durch Landwirtschaft, Fischerei, Tourismus und Schifffahrt antreibt. „Für die 350 Millionen Menschen, die in Deltas auf der ganzen Welt leben und Landwirtschaft betreiben, stellen Küstenfeuchtgebiete ein wichtiges Glied in der Nahrungskette dar“, sagte Marc Simard vom JPL, Hauptforscher der Delta-X-Mission der NASA und Mitautor des Papiers.

In mehreren Luft- und Feldkampagnen hat das Delta-X-Forschungsteam seit 2016 das Mississippi-Delta, das siebtgrößte der Erde, untersucht, indem es luftgestützte Sensoren und Feldmessungen von Wasser-, Vegetations- und Sedimentveränderungen angesichts des steigenden Meeresspiegels verwendet hat . Die Landsat-Analyse baut auf dieser luftgestützten Mission auf. Delta-X ist Teil des Earth Venture Suborbital (EVS)-Programms der NASA, das vom Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, verwaltet wird.

Das neue Modell von Jensen und Kollegen ist das erste, das die Bodenwachstumsraten in Küstenfeuchtgebieten anhand von Satellitendaten direkt abschätzt. Durch die Arbeit mit bodengestützten Akkretionsaufzeichnungen des Coastwide Reference Monitoring System von Louisiana konnten die Wissenschaftler die Mengen an mineralischen Sedimenten aus Wasserpixeln in den Landsat-Bildern und organisches Material aus den Landpixeln schätzen.

Die Forscher sagten, dass ihr Ansatz über Louisiana hinaus angewendet werden könnte, da der Verlust und die Widerstandsfähigkeit von Feuchtgebieten ein globales Phänomen sind. Von den Großen Seen bis zum Nildelta, vom Amazonas bis nach Sibirien, Feuchtgebiete gibt es auf allen Kontinenten außer der Antarktis. Und sie sind an den meisten Orten rückläufig. Laut einer internationalen Analyse, die von NASA-Forschern mitverfasst wurde, wurden Feuchtgebiete kürzlich als einige der „gefährdetsten, am stärksten bedrohten, wertvollsten und vielfältigsten“ Ökosysteme der Erde bezeichnet.

Aber sie sagten auch, dass eine neue Generation von weltraumgestützten Werkzeugen, wie z. B. Radar mit synthetischer Apertur, die Naturschutzpolitik am Boden zunehmend beeinflussen kann. Dies liegt daran, dass Satelliten eine nahezu kontinuierliche Kartierung von Ökosystemen in einem Umfang und einer Konsistenz unterstützen, die durch herkömmliche Vermessungen und Feldarbeiten nahezu unmöglich sind.

Die Zukunft unserer Feuchtgebiete und Küstengemeinden ist eng mit dem Klimawandel verbunden, daher ist eine nachhaltige Bewirtschaftung von entscheidender Bedeutung. Durch die Speicherung zersetzender Pflanzenstoffe im Boden und in den Wurzeln wirken Feuchtgebiete als „Blaukohlenstoff“-Senken und verhindern, dass einige Treibhausgase (Kohlendioxid und Methan) in die Atmosphäre entweichen. Wenn die Vegetation abstirbt, ertrinkt und nicht mehr nachwächst, können Feuchtgebiete keinen Kohlenstoff mehr im Boden und in der Vegetation binden (vergraben). Bei den derzeitigen Verlustraten von Feuchtgebieten an der Küste von Louisiana könnte die Kohlenstoffverschüttung gegenüber den Schätzungen von 2013 um 50 % zurückgegangen sein.

„Vierzig Prozent der menschlichen Bevölkerung leben weniger als hundert Kilometer von der Küste entfernt“, sagte Simard. „Es ist entscheidend, dass wir die Prozesse verstehen, die dieses Land und die Lebensgrundlage der dort lebenden Menschen schützen.“