Onderzoeksproject T4/DD/31 (Onderzoeksactie T4)
Welke methodologische ontwikkelingen zijn vereist voor een betere integratie van teledetectiegegevens in ecosysteemmodellen om beter belangrijke vragen over veranderingen in landbedekking en hun invloed te bestuderen?
De algemene doelstelling van het onderzoek is de ontwikkeling van een nieuwe methodologie, en de uitwerking en verfijning van bestaande methodologieën met het oog op: (i) een realistischere beschrijving van lange termijnprocessen van veranderingen in landbedekking, gebaseerd op verscheidene gegevensbronnen, en (ii) een betere integratie van teledetectiegegevens in ecosysteemmodellen om belangrijke problemen in veranderingen in landbedekking en hun invloed beter aan te kunnen pakken.
Het voorstel bestaat uit vier modules:
Module 1. Karakterisering van subtiele veranderingen in landbedekking vanuit de ruimte:
Een nieuwe aanpak gebaseerd op de integratie van informatie uit teledetectie en veldmetingen zal ontwikkeld worden om subtiele veranderingen in landbedekking te karakteriseren. De methodologie zal voortvloeien uit het proces in de zin dat veranderingen binnen landbedekkingstypes, of mozaïeken daarvan, gekwantificeerd zullen worden in een continuüm met behulp van modellen die numerieke indicatoren van deze processen correleren met spectrale responsindices van verandering. De kwantificering van de verandering zal gekalibreerd worden volgens natuurlijke variabiliteit via gecontroleerde experimenten en zal niet gericht zijn op de meer traditionele wereldwijde of regionale schaal, maar op het niveau van de natuurlijke gemeenschap.
Module 2: Detectie van de evolutie van veranderingen in landbedekking met lange tijdreeksen van gegevens van uiteenlopende bronnen
De doelstellingen van deze module zijn:
(i) gegevensaggregatietechnieken uit te werken om gegevens van uiteenlopende bronnen (bv. historische kaarten, luchtfoto's, satellietteledetectiegegevens van verschillende sensoren) te verenigen in één enkele homogene tijdreeks, door het probleem van niveau van ruimtelijke veralgemening van landbedekkingsinformatie aan te pakken, en
(ii) technieken voor detectie van verandering uit te werken om zulke lange tijdreeksen van landbedekkingsgegevens te verwerken (bv. 50 jaar of langer) die complexe veranderingspatronen vertonen (dit zijn niet-lineaire, omkeerbare schommelingen, in tegenstelling tot eenmalige, monotone trends).
Module 3: Validatie en kalibrering van teledetectiegegevens over veranderingen in landbedekking met veldmetingen
De doelstelling van deze module is een aanpak te ontwerpen om gegevens over veranderingen in landbedekking te valideren, met behulp van veldmetingen. Een geschikte gegevensaggregatiemethode en geïntegreerd bemonsteringsschema zal ontwikkeld worden om het verband te leggen tussen punctuele gegevens over biofysische kenmerken en teledetectiegegevens op het niveau van hele gebieden. Een Monte Carlo-simulatie van de elementen van het proces zal gebruikt worden om een model uit te werken van de invloed van het bemonsteringsschema en van de gegevensaggregatiemethode op de relatieve accuratesse van de geschatte waarde van de kenmerken. Hiertoe zullen verschillende bemonsteringsschemea's (opstelling en frequentie) en aggregatiemethoden getest worden op de gesimuleerde gegevensreeksen. Ingeval de waarden van het gesimuleerde kenmerk gebaseerd zijn op onrechtstreekse metingen, zullen er ook nieuwe technieken ontwikkeld worden om een methode-specifieke kalibreringfactor te bepalen.
Module 4: Opname van teledetectiegegevens over veranderingen in landbedekking in ecosysteemmodellen
Deze module zal de gevoeligheid testen van twee types van ecosysteemmodellen voor het type, de kwaliteit en het formaat van ingevoerde gegevens over veranderingen in landbedekking. De modellen zijn:
(i) een Bodem-Vegetatie-Atmosfeer Transfermodel (SVAT) gekoppeld aan een mesoschalig klimaatmodel, en
(ii) een model voor uitstoot door verbranding van biomassa op regionale schaal. De gevoeligheidsanalyse zal uitgevoerd worden door de volgende kenmerken van de invoergegevens over veranderingen in landbedekking te laten variëren: de weergave van gegevens over veranderingen in landbedekking per categorie ten opzichte van continu; de voorstelling van de fijnschalige ruimtelijke variabiliteit van de gegevens over deze veranderingen; het niveau van ruimtelijke aggregatie van de gegevens over veranderingen in landbedekking.
De teledetectiemethoden die ontwikkeld zullen worden tijdens dit onderzoek zullen een dieper inzicht opleveren in de ruimtelijk heterogene biofysische processen op een schaal die overeenkomt met de maat van de homogene landschapselementen. Dit onderzoeksvoorstel is nauw verweven met de onderzoeksagenda van het IGBP-programma, met name de Kernprojecten LUCC, GCTE en BACH. Het houdt ook verband met de toekomstige ESA "Earth Explorer"-missie "Land-Surface Processes and Interactions Mission" (LSPIM) die gericht is op het probleem van opname van teledetectiegegevens in ecosysteemmodellen om cruciale biofysische processen beter te begrijpen.
De vegetatie zal vergeleken worden aan de hand van de klassieke kalibreringtechnieken die geen rekening houden met de tijdruimtelijke afhankelijkheid van waarnemingen.
