Inselskalen-Mapping

Satellitenbilder Korallenriffe

Ein Kartierungstool zum Auspflanzen von Korallen

Viele Fragen zum Korallenriffmanagement drehen sich um die Gesundheit des Riffs, wie z. B. "Welches Riffgebiet hat eine bessere Abdeckung mit lebenden Korallen?" oder „Welches Riffgebiet erfüllt bestimmte Kriterien, um den Erfolg der Korallenrestaurierung zu verbessern?“. Multispektrale Satellitenbilder sind noch zu grob, um Korallenbedeckung von Algen unterscheiden zu können, die eine ähnliche spektrale Signatur aufweisen. Eine Lösung besteht darin, bildgebende Spektrometerdaten (auch als hyperspektrale Daten bezeichnet) zu verwenden. Mit Hunderten von Spektralbändern sind diese Daten in der Lage, die subtilen spektralen Signaturvariationen zwischen Korallen und Algen zu erfassen und sie so zu unterscheiden. Bildgebende Spektrometer können auf Ebenen montiert werden, um Daten über große Bereiche zu sammeln (siehe Abbildung unten). Der Umfang der Projekte, die an diesen Kartierungsansatz angepasst sind, umfasst normalerweise einige Dutzend Kilometer und umfasst kleine Inselstaaten oder Riffabschnitte. Aufgrund ihrer geringen Größe und kleinen Rifffläche sind die Inseln in der Karibik ideale Kandidaten für diese Technologie.

NS. croix gao

Blick auf St. Croix aus dem Flugzeug des Global Airborne Observatory. Foto © Marjo Aho

Das Global Airborne Observatory (GAO) der Arizona State University hat in Zusammenarbeit mit The Nature Conservancy bildgebende Spektrometerdaten gesammelt, um qualitative Korallenriffdaten abzuleiten, einschließlich lebender Korallenbedeckung, Rauhigkeit (die dreidimensionale Anordnung der Riffstruktur) und Bathymetrie. Dieser Prozess erzeugt auch zusätzliche Datensätze, einschließlich der prozentualen Algenbedeckung, der Seegrasbedeckung und der Sandbedeckung. Sehen und verwenden Sie die Karten auf der Caribbean Marine Maps-Website: öffnet sich in einem neuen FensterLuftgestützte Bildkarten.

bildgebendes Spektrometer

Bildgebendes Spektrometer, das auf einer Ebene montiert ist und hyperspektrale Daten sammelt. Quelle: Knaeps et al. 2006

Die GAO-Karten werden verwendet, um Auspflanzungsstandorte im Südosten der Dominikanischen Republik auszuwählen, indem sie Informationen zu logistischen und ökologischen Kriterien liefern, um die Überlebensraten der Auspflanzung zu erhöhen, wie in der folgenden Fallstudie beschrieben.

Fallstudie: Einsatz von Fernerkundungstechnologie zur Information der Outplant-Auswahl in Bavaro, Dominikanische Republik

Die Restaurierungsbemühungen in der Dominikanischen Republik wurden geleitet von öffnet sich in einem neuen FensterFundación Grupo Puntacana (FGPC) und öffnet sich in einem neuen FensterFundación Dominicana de Estudios Marinos (FUNDEMAR), in enger Zusammenarbeit mit TNC. Als Praktiker der Korallenrestaurierung konzentrieren sich ihre Programme auf die Verbesserung der Ökosystemdienstleistungen für die Zukunft, die Optimierung und Ausweitung der Restaurierung, die Förderung der Verantwortung für den Erhalt der Korallenriffe und die Bereitstellung alternativer, nachhaltiger Lebensgrundlagen. Ihr übergeordnetes Ziel besteht darin, den Rückgang der Korallenpopulation und die Verschlechterung der Ökosysteme zu reduzieren und ein sich selbst erhaltendes, funktionierendes Riff-Ökosystem wiederherzustellen. Die meisten dieser Ziele wurden durch asexuelle Vermehrung von . erreicht Acropora cervicornis, Hirschhornkoralle.

Inselkarte der Karibik

Karte der Inselkaribik, die die Dominikanische Republik hervorhebt. Bild © The Nature Conservancy

FGPC und FUNDEMAR haben massive Auspflanzungen namens „Coral Manias“ organisiert, bei denen Interessenvertreter und Freiwillige, darunter lokale und internationale NGOs, Tauchanbieter, der Tourismussektor und die dominikanische Regierung, an drei Tagen Korallenrestaurierungsmaßnahmen durchführen. Obwohl Coral Manias erfolgreich war, fehlten bei der Auswahl der Auspflanzungsstandorte standardisierte Kriterien für die Standortauswahl. Stattdessen stützen sich die Auswahlkriterien auf lokales Know-how, das den Aufwand für die Auspflanzung auf kleine Abschnitte des Riffs beschränkt. Um einen kosteneffektiven Ansatz für die Auswahl von Auspflanzungsstandorten zu entwickeln und den Restaurationserfolg zu steigern, wird Fernerkundung verwendet, um optimale Standorte für die Korallenrestaurierung zu identifizieren.

dominikanische republik aus der luft

Luftaufnahme der Dominikanischen Republik. Foto © Jeff Yonover

2019 haben TNC und das Global Airborne Observatory (GAO) in Zusammenarbeit mit FGPC, FUNDEMAR und dem öffnet sich in einem neuen FensterRoter Arrecifal Dominicana (RAD) erstellte eine Reihe hochauflösender Karten für die südöstlichen Riffe der Dominikanischen Republik, die das Southeast Marine Sanctuary abdecken. Das GAO verwendet einen bildgebenden Spektrometersensor, der hochauflösende (1 m) Bilder von Korallenriffen sammelt. Aus diesen Daten werden hochauflösende Karten abgeleitet, die Bathymetrie, lebende Korallenbedeckung, Lebensraumkomplexität und prozentuale Bedeckung mit Algen, Seegras und Sand darstellen.

Die GAO-Karten werden verwendet, um Auspflanzungsstandorte im Südosten der Dominikanischen Republik auszuwählen. Logistische und ökologische Kriterien wurden in enger Absprache mit lokalen Korallenexperten angewendet, um das Budget zu maximieren und die Überlebensraten der Auspflanzung zu erhöhen. Zwei logistische Kriterien, die darauf abzielen, den Auspflanzungsprozess zu erleichtern und die Zeit und damit die Kosten im Feld zu reduzieren:

  1. Entfernung zwischen Baumschule und Auspflanzungsplatz (>1000 m)
  2. Wellenexposition (geschützte Rifflebensräume wurden priorisiert)

Fünf ökologische Kriterien wurden berücksichtigt, um die Überlebenswahrscheinlichkeit von Outplants zu erhöhen:

  1. Habitate mit hartem Boden
  2. Mindestens 5-10% lebende Korallenbedeckung
  3. Maximal 20-30% Algenbedeckung
  4. Höhere Rauhigkeit basierend auf modellierter Habitatkomplexität (flaches Habitat vermeiden)
  5. Tiefe zwischen 5-8 m

Nachdem die Kriterien und ihre Intervalle festgelegt waren, wurden die GAO-Karten verwendet, um eine Reihe von Standorten zu finden, die den Kriterien am besten entsprachen. Verwendung der öffnet sich in einem neuen FensterOutplanting GEE App, kann jede der Eingabeschichten visualisiert und Kriterienschwellen definiert werden. Auf diese Weise können Nutzer Bereiche, die nicht den Kriterien entsprechen, aussortieren und optimale Auspflanzungsstandorte auswählen. Eine Reihe von GPS-Koordinaten wurden Tage vor dem Coral Mania-Ereignis generiert und jeder Standort wurde mit SCUBA und Schnorcheln auf die Genauigkeit der Kriterien überprüft.

Online-Tool von gao maps

Online-Tool für vom GAO ​​abgeleitete Karten für die südöstlichen Riffe der Dominikanischen Republik, in denen ökologische Kriterien ausgewählt werden können, um den Erfolg der Korallenauspflanzung zu maximieren. Bild © The Nature Conservancy

Korallenmanie 2019

Coral Mania-Team in Bavaro im Jahr 2019. Foto © The Nature Conservancy

Die Coral Mania-Veranstaltung im November 2019 brachte Dutzende von Freiwilligen zusammen, darunter NGOs, dominikanische Umweltbehörden, Tauchanbieter und andere lokale Interessengruppen. Zusammen 1,711 Acropora cervicornis Fragmente wurden an Standorten in Bavaro (Cabeza de Toro) ausgepflanzt. Visuelle Inspektionen bestätigten, dass die für die Auspflanzung ausgewählten Standorte die logistischen und ökologischen Kriterien erfüllten, was weiter zeigt, dass GAO-Karten nützliche Werkzeuge sind, um Wiederherstellungsstandorte anzuvisieren.

Diese Fallstudie zeigt, dass Fernerkundungsdaten ein nützliches Instrument sind, um Informationen über die besten Wiederherstellungspraktiken zu erhalten. Die GAO-Karten waren genau genug, um Orte auszuwählen, die wahrscheinlich die Überlebensrate von Korallenauspflanzungen erhöhen werden. Im Januar und Oktober 2020 überwachte TNC die Outplants an drei zufällig ausgewählten Standorten und bestätigte 85 % Überleben von Korallenfragmenten. Das Untersuchungsteam fand keine Beweise für vom Substrat abgelöste Fragmente, die weiter auf die Eignung der ausgewählten Standorte für die Auspflanzung hindeuteten. Eine langfristige Überwachung dieser Outplants ist jedoch erforderlich, um die Kriterien und den Wiederherstellungserfolg besser zu berücksichtigen und zu verfeinern.

Die Kosten für die Korallenrestaurierung wurden auf 1,717 USD bis 2,879,773 USD pro Hektar geschätzt (Bayraktarov et al., 2015) und die Forschung legt nahe, dass die aktuellen Kosten den Nutzen überwiegen (De Groot et al., 2013). Die Verwendung von Fernerkundungsdaten kann wirtschaftlich in Wiederherstellungsaktivitäten integriert werden, da hochauflösende Daten aus der luftgestützten Kartierung großer Gebiete (Tausende bis Millionen Hektar) mit Kosten von 0.01 USD pro Hektar zu gemeinnützigen Sätzen gesammelt werden können (Asner et al. 2014). Die größte Herausforderung bei der Replikation dieser Fallstudie besteht darin, die Karten zur Hand zu haben, aber sobald sie entwickelt sind, ist die Verwendung des Tools zur Standortauswahl einfach.

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