Novo monitor de condições florestais mostra mudanças dinâmicas nas florestas resultantes de eventos climáticos extremos

De acordo com o Ministério Federal Alemão de Alimentos e Agricultura (BMEL), grandes partes da floresta alemã mostram um aumento nos danos como resultado do período de seca extrema na Alemanha durante os últimos anos. No entanto, quase nenhum dado está disponível capturando as mudanças dinâmicas espaço-temporais na paisagem florestal em grandes escalas.

Em um estudo publicado em Sensoriamento Remoto do Ambienteuma equipe de pesquisa coordenada pelo Centro Helmholtz de Pesquisa Ambiental (UFZ) descreve como dados de satélite podem ser usados ​​para derivar a condição de paisagens florestais na Alemanha.

Essas informações servem como base para o novo monitor de condições florestais UFZ, que fornece informações detalhadas sobre as características da floresta em mapas com resolução espacial de 20 metros. Eles indicam um aumento significativo em áreas florestais danificadas no período de 2016 a 2022, especialmente em regiões da Alemanha central, como Harz, Sauerland e Suíça Saxônica.

Aproximadamente um terço da área da Alemanha, aproximadamente 11 milhões de hectares, é coberto por florestas. A distribuição dessas florestas e as espécies de árvores dominantes são amplamente conhecidas.

“No entanto, o que nos falta até à data são informações específicas sobre as condições florestais em grande escala e em toda a área, que ainda incluem aspectos regionais e [their] “mude a dinâmica”, diz o especialista em sensoriamento remoto da UFZ, Dr. Daniel Doktor.

O monitor de condições florestais da UFZ agora pretende fechar essa lacuna: “Desenvolvemos um índice que representa as mudanças dinâmicas de condições nas áreas florestais da Alemanha. Esse índice é exibido como mapas sazonais e anuais em nosso monitor”, ele diz.

Em contraste com, por exemplo, o relatório de condição florestal do Ministério Federal Alemão de Alimentos e Agricultura (BMEL), que é projetado para amostrar estatisticamente a condição média da floresta na Alemanha, o monitor fornece informações com uma resolução espacial e temporal maior. Embora o relatório BMEL seja baseado em inventários florestais altamente precisos, ele é especificado apenas para cerca de 400 desses lotes florestais com uma resolução de 16 quilômetros em toda a Alemanha.

Os pesquisadores da UFZ derivaram a condição da floresta usando dados do Sentinel-2 da Agência Espacial Europeia (ESA).

“A luz solar é refletida de forma diferente por cada espécie de árvore ao longo do ano. Isso pode ser capturado muito bem pelos satélites, que armazenam as informações como valores numéricos. Eles descrevem as características da vegetação, por exemplo, pigmento e conteúdo de água ou estrutura do dossel”, diz o Dr. Maximillian Lange, primeiro autor do estudo. “Quanto mais esses valores se desviam da refletividade média, mais provável é que a vegetação seja estressada ou destruída.”

Os pesquisadores extraíram séries temporais de reflectância representativas para populações saudáveis ​​das quatro espécies de árvores dominantes: carvalho (carvalho séssil e pedunculado), faia europeia, abeto da Noruega e pinheiro silvestre, ao longo dos anos de 2016 a 2022. Essas foram posteriormente usadas como referência para detectar anomalias nas condições florestais. Os pesquisadores foram, portanto, capazes de determinar o chamado índice de anomalia da condição florestal. Ele quantifica a extensão em que as respectivas reflectâncias se desviam da referência — em outras palavras, a extensão em que a condição real da floresta difere da condição esperada.

Este índice está disponível para todas as áreas florestais na Alemanha com uma resolução espacial de 20 metros. No entanto, a equipe ainda enfrenta desafios para calibrar o índice de anomalia da condição florestal, quantificar incertezas e minimizá-las.

A versão online do monitor de condições florestais da UFZ mostra não apenas as condições da floresta, mas também a distribuição espacial das quatro espécies de árvores dominantes e suas respectivas fenologias, como brotação e coloração das folhas. Ele também fornece vários mapas de índice de vegetação que destacam propriedades específicas da vegetação. Além disso, mapas de distribuição de espécies de árvores modeladas fazem parte da plataforma. Eles são baseados em três cenários climáticos diferentes (RCP 2.6, RCP 4.5 e RCP 8.5) definidos pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas.

No entanto, o foco principal do monitor de condições florestais da UFZ está nos mapas de anomalias de condições florestais, quantificados como valores entre -1 e 1. Por exemplo, valores acima de 0 (representados no visualizador de mapas em vários tons de verde) indicam um aumento de clorofila e conteúdo de água ou aumento da folhagem. Portanto, eles representam uma condição florestal melhorada. Em contraste, valores abaixo de 0 (cores de amarelo a violeta escuro) indicam distúrbios ou danos. Valores menores que -0,15 são tipicamente relacionados a danos florestais severos, causados ​​por efeitos extremos de seca, vento, fogo e infestações de insetos.

Os mapas mostram um aumento substancial na área florestal danificada na Alemanha central, como na região de Harz, na floresta da Turíngia, em Sauerland ou na Suíça Saxônica, especialmente depois de 2018. De acordo com o monitor de condições florestais da UFZ, 52% da floresta como um todo, e particularmente 76% das coníferas na região de Harz, foram severamente danificadas até 2022. Em contraste, em 2017, apenas 9% da floresta e 8% das coníferas apresentaram danos severos.

“Calor, seca e insetos, bem como sua interação, afetam negativamente a floresta e resultam em danos subsequentes, como queda de vento e risco elevado de incêndio”, explica a pesquisadora da UFZ Anne Reichmuth, descrevendo os drivers subjacentes. Em particular, florestas das regiões montanhosas da Alemanha central nas quais o abeto foi plantado após 1945 foram afetadas.

No entanto, também há perdas regionais significativas entre pinheiros, faias e carvalhos. A crescente ocorrência de reproduções em massa de insetos nocivos é um fator significativo na condição precária das coníferas. Árvores decíduas são especialmente afetadas pelas chamadas doenças complexas que enfraquecem o sistema imunológico das árvores e, portanto, sua força defensiva.

O monitor de condições florestais da UFZ também mostra como as regiões podem ser afetadas em graus variados por eventos climáticos extremos. Por exemplo, a condição florestal nas cadeias de montanhas da Floresta Negra e Erzgebirge (montanhas de minério) não se deteriorou substancialmente entre 2016 e 2022. O abeto prateado, que é comum na Floresta Negra, é mais bem adaptado às mudanças climáticas do que o abeto da Noruega.

Além disso, o centro e o nordeste da Alemanha foram mais afetados pela seca. No entanto, a região de Erzgebirge foi menos prejudicada em elevações mais altas.

“O monitor de condições florestais da UFZ busca especialmente a transferência de conhecimento para as autoridades, como as florestas estaduais federais e as autoridades do parque nacional”, diz Doktor. Os mapas podem ser usados ​​para mostrar claramente as mudanças dinâmicas do ecossistema florestal causadas por eventos climáticos extremos.