卫星帮助科学家追踪路易斯安那州湿地的急剧损失

这项新的研究利用美国国家航空航天局的卫星观测和先进的计算技术来记录全球湿地的流失情况。

从庞恰特雷恩湖到得克萨斯州边界，自20世纪50年代中期以来，路易斯安那州已经失去了足以覆盖整个罗德岛州的湿地。美国国家航空航天局资助的研究人员使用第一个此类模型，量化了自20世纪80年代初以来每年近21平方英里（54平方公里）的湿地损失。

在这项新的研究中，科学家们使用美国国家航空航天局-美国地质调查局的陆地卫星记录来追踪1984年至2020年路易斯安那州海岸线的变化。其中一些湿地被海平面上升淹没；其他国家则受到石油和天然气基础设施以及飓风的影响。但损失的主要驱动因素是海岸和河流工程，根据其实施方式，这可能会产生积极或消极的影响。

研究人员绘制了1984年至2020年路易斯安那州沿海地区的土地变化图。未能建造新土壤的盆地，如Terrebonne和Barataria，经历了最大的土地损失，超过180平方英里（466平方公里）。

湿地是由河流和溪流携带的矿物沉积物和有机物质缓慢堆积而成的。吸积形成新的土壤，对抗侵蚀、土地下沉和海平面上升。

人为干预和工程通常会阻碍或分流自然堆积的沉积物，以建造和补充湿地。例如，加固的堤坝、数千英里的运河和挖掘的河岸将许多湿地与密西西比河以及流经三角洲状静脉和毛细血管的溪流网络隔离开来。在少数情况下，工程项目为三角洲地区增加了沉积物，并建造了新的土地。

通过使用云计算工具分析陆地卫星图像，研究人员开发了一个专注于吸积或缺乏吸积的遥感模型。在研究期间，未能建造新土壤的盆地，如Terrebonne和Barataria，经历了最多的土地损失，超过180平方英里（466平方公里）。其他地区也有所进展，包括阿特查法拉亚盆地33.6平方英里（87平方公里）的新土地和密西西比河口被称为“鸟足三角洲”的43平方英里（112平方公里）。

“路易斯安那州的海岸系统是高度工程化的，”美国国家航空航天局位于南加州的喷气推进实验室的首席作者兼博士后研究员Daniel Jensen说。“但一些地方已经取得了进展，这表明，如果有足够的恢复工作来重新引入淡水供应和沉积物，我们可能会在未来看到一些湿地的恢复。”

了解湿地的枯死和恢复至关重要，因为密西西比河三角洲和世界上许多三角洲一样，通过农业、渔业、旅游业和航运来推动地方和国家经济。喷气推进实验室的马克•西马德是美国国家航空航天局德尔塔-X任务的首席研究员，也是该论文的合著者，他说：“对于世界各地3.5亿在三角洲生活和务农的人来说，沿海湿地是食物链中的一个关键环节。”

路易斯安那州沿海的土壤堆积图，显示了阿特查法拉亚和“鸟足三角洲”部分地区的土壤堆积更高，密西西比河水系在洪水期间沉积了富含矿物质的沉积物。

自2016年以来，Delta-X研究团队在几次空中和实地活动中，一直在研究地球上第七大的密西西比河三角洲，利用空中传感和实地测量面对海平面上升时的水、植被和沉积物变化。陆地卫星的分析建立在这次空中任务的基础上。Delta-X是美国国家航空航天局地球风险亚轨道（EVS）计划的一部分，由位于弗吉尼亚州汉普顿的美国航空航天局兰利研究中心管理。

Jensen及其同事的新模型是第一个使用卫星数据直接估计沿海湿地土壤吸积率的模型。通过路易斯安那州海岸参考监测系统的地面吸积记录，科学家们能够从陆地卫星图像中的水像素和陆地像素中估计出矿物沉积物的数量。

研究人员表示，他们的方法可以应用于路易斯安那州以外的地区，因为湿地的丧失和恢复是一种全球性现象。从五大湖到尼罗河三角洲，从亚马逊到西伯利亚，除了南极洲，其他大陆都有湿地。而且在大多数地方它们都在下降。根据美国国家航空航天局研究人员合著的一项国际分析，湿地最近被称为地球上“最脆弱、最受威胁、最有价值、最多样化”的生态系统之一。

但他们也表示，新一代的星载工具，如合成孔径雷达，可以越来越多地为地面保护政策提供信息。这是因为卫星支持以传统调查和实地工作几乎不可能实现的规模和一致性对生态系统进行近乎连续的测绘。

我们湿地和沿海社区的未来与气候变化交织在一起，因此可持续管理至关重要。通过将分解的植物物质储存在土壤和根部，湿地充当“蓝碳汇”，防止一些温室气体（二氧化碳和甲烷）逃逸到大气中。当植被死亡、淹没并无法恢复生长时，湿地就无法再将碳封存（掩埋）在土壤和植被中。按照路易斯安那州沿海湿地目前的损失速度，碳埋藏可能比2013年的估计减少了50%。

西马德说：“40%的人口生活在距离海岸一百公里的范围内。”“至关重要的是，我们要了解保护这些土地和生活在那里的人们生计的过程。”