Kelp Is on Its Way!
Les algues sous observation !
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Origin Story: How Did the Carbon Sink Get Its Name?
Toads, plants, and humans. What do we all have in common? For one, our bodies contain carbon, an important building block for life on Earth. Carbon also plays a major role in driving climate change. Why is this?
Well, when living things died millions of years ago, their carbon-rich, fossilized remains built up in the Earth’s crust. Over time, the carbon turned into coal, oil, and natural gas; fuels we know today as fossil fuels. When we burn fossil fuels for energy, they release carbon dioxide gas into the atmosphere, contributing to climate change.
Keeping carbon in the ground is crucial to preventing more climate change. This is where carbon sinks come in. A carbon sink is something that stores a lot of carbon, keeping it out of the atmosphere. Plants and algae are examples of carbon sinks because they breathe in carbon dioxide and store the carbon in their cells. Kelp, an alga, and seagrass, a plant, are two seaweeds that are exceptionally good at storing carbon, making them super carbon sinks!
Map Making: Satellite Imaging of Seaweeds
Climate change is warming the oceans, making it harder for kelp and seagrass to grow and store carbon. Scientists are racing to map where they grow now, to help figure out how that many change in the future with continued warming. But seaweeds grow under dark, choppy waters, making photos hard to analyze and the mapping of large areas difficult. Scientists studying kelp and seagrass on Nova Scotia’s Eastern Shore looked all the way to space for a solution. Could satellite images and some coding help them map these important carbon sinks more efficiently? Here is what they tried.
Step one: A field survey. The scientists went to the islands and dropped waterproof cameras into the ocean to record what was growing and where. This will help the scientists compare how accurately their mapping program relates to what is actually underwater.
Step two: Satellites. The scientists searched through all recent images of the Eastern Shore Islands taken by two powerful satellites (Sentinel-2), to find the clearest photo.
These special satellites capture the slight differences between light reflecting off plants and seaweeds and light reflecting off other surfaces like water or sand. The team wanted to create a computer program that could detect these differences automatically and map where seaweed is likely growing, all from images taken hundreds of kilometres above Earth. But first, they had to edit the image to remove things that could confuse their program and give messy results. It ended up being a five-step process.
1. Hide plants on land.
2. Hide freshwater.
3. Apply filters and changes to make the photo cleaner.
4. Hide areas of water deeper than ten metres (10m).
5. Hide areas with too much reflection from the sun.
Building the computer program to study the image pixel by pixel, they had it classify and map each area by category (seaweeds, sand, water, etc.) based on how it reflected light. Here is an example of what they made: first the original satellite image with just the land hidden, then the processed and mapped image.
They made fifty different maps and models based on the satellite image information. They checked their results against their underwater photos from step one, teaching their program to be more accurate each time until they could be sure it was finding the areas that had seaweed, and which ones did not.
Success! They now have a formula for using satellites to spot these seaweeds from space, without ever having to go out on the rough seas! This is crucial for mapping other large areas more efficiently, allowing scientists to keep track of these important natural carbon sinks as our climate changes.
Try This at Home: Citizen Science
Citizen science is a fantastic way for all of us to help climate scientists to track changes over a much bigger amount of land than they could manage on their own. Zooniverse is a website with lots of different citizen science projects that you can help with.
You can even help find kelp forests in satellite photos with the project Floating Forests. It is fun and easy! Check Zooniverse website for more details.
Climate Action: Composting
If plant life can store carbon, that means our food waste does too. When you send food waste to the landfill, it often decomposes anaerobically (without oxygen), which means the carbon in the food is released as methane, a greenhouse gas over twenty-five times more powerful than carbon dioxide. Consider starting a compost bin or pile at home! This can help ensure your food scraps decompose naturally, and reduce the release of more methane. Check out your municipal website to learn what you can compost in your neighbourhood. Make a list, keep it in the kitchen, and see how much waste you can save!
Credit
This Science Spotlight was written based on Wilson, Kristen, Melisa Wong, and Emmanuel Devred. 2020. “Branching Algorithm to Identify Bottom Habitat in the Optically Complex Coastal Waters of Atlantic Canada Using Sentinel-2 Satellite Imagery.” Frontiers in Environmental Science, 8: 1-19. https://doi.org/10.3389/fenvs.2020.579856.
Histoire de la genèse : D’où l’expression puits de carbone tire-t-elle son nom ?
Crapauds, plantes et êtres humains. Qu’avons-nous tous et toutes en commun ? Pour commencer, nos corps contiennent du carbone, un élément important de la vie sur Terre. Le carbone joue un rôle majeur en ce qui a trait au changement climatique. Et pourquoi ça ?
Eh bien, quand des êtres vivants sont morts il y a des millions d’année, leurs restes riches en carbone et fossilisés se sont accumulés sur la croute terrestre. Avec le temps, le carbone s’est transformé en charbon, en pétrole et en gaz naturel : des combustibles que nous appelons aujourd’hui des combustibles fossiles. Quand nous brûlons des combustibles fossiles pour produire de l’énergie, ils libèrent un gaz dans l’atmosphère, le dioxyde de carbone, contribuant ainsi au changement climatique.
Conserver le carbone dans le sol est crucial pour prévenir l’intensification du changement climatique. C’est là qu’interviennent les puits de carbone. Un puits de carbone est quelque chose qui emmagasine beaucoup de carbone, le conservant ainsi en dehors de l’atmosphère. Les plantes et les algues sont des exemples de puits de carbone, car elles inspirent le dioxyde de carbone et emmagasinent le carbone dans leurs cellules. Le varech, une algue, et la zostère marine, une plante, sont deux macrophytes qui sont exceptionnellement bonnes pour emmagasiner du carbone, ce qui en fait de super puits de carbone !
Cartographie : Imagerie satellite des macrophytes
Le changement climatique réchauffe les océans, ce qui fait que cela devient plus difficile pour le varech et la zostère marine de pousser et d’emmagasiner le carbone. Les scientifiques font la course pour cartographier les endroits où ils poussent actuellement, afin d’essayer de comprendre comment cela pourrait changer à l’avenir compte-tenu du réchauffement continu. Mais les macrophytes poussent dans des eaux sombres et agitées, rendant difficiles l’analyse des images et la cartographie de grandes zones. Les scientifiques étudiant le varech et la zostère marine sur la côte Est de la Nouvelle-Écosse sont allé.e.s jusqu’à chercher une solution dans l’espace. Des images satellite et la programmation pourraient-elles les aider à cartographier ces importants puits de carbone de manière plus efficace ? Voici ce qu’ils/elles ont essayé.
Première étape : Une étude sur le terrain. Les scientifiques sont allé.és sur les îles et ont déposé des caméras étanches dans l’océan pour filmer ce qui y poussait, et où exactement cela poussait. Cela les aidera à voir dans quelle mesure leur programme de cartographie reflète bien ce qu’il y a réellement sous l’eau.
Deuxième étape : Des satellites. Les scientifiques ont étudié toutes les images récentes des îles de la côte Est prises par deux satellites puissants (Sentinel-2), pour trouver la photo la plus claire.
Ces satellites spéciaux ont saisi les subtiles différences entre la lumière réfléchie par les plantes et les macrophytes, et la lumière réfléchie par d’autres surfaces comme l’eau ou le sable. L’équipe voulait créer un programme informatique qui pourrait détecter ces différences automatiquement et cartographier les zones où il est probable que les macrophytes poussent, tout cela à partir des images prises à des centaines de kilomètres au-dessus de la Terre. Mais, d’abord, ils ont dû travailler l’image pour en retirer les choses qui pourraient induire leur programme en erreur et donner des résultats pas assez clairs. Cela a fini par donner un processus en cinq étapes.
1. Dissimuler les plantes sur la terre.
2. Dissimuler l’eau douce.
3. Appliquer des filtres et procéder à des changements pour rendre la photo plus « propre ».
4. Dissimuler les zones d’eaux ayant une profondeur de plus 10 mètres (10 m).
5. Dissimuler les zones avec trop de reflets du soleil.
En élaborant le programme informatique pour étudier l’image pixel par pixel, ils/elles lui ont fait classifier et cartographier chaque zone par catégorie (macrophytes, sable, eau, etc.) en fonction de la manière dont ces zones reflétaient la lumière. Voici un exemple ce qu’ils/elles ont fait : d’abord l’image satellite originale avec juste la terre dissimulée, puis l’image traitée et cartographiée.
Ils/elles ont réalisé cinquante cartes et modèles différents à l’aide des informations recueillies grâce aux images satellite. Ils/elles ont comparé leurs résultats à leurs photos prises sous l’eau lors de la première étape, apprenant à leur programme à être plus exact chaque fois, jusqu’à ce qu’ils/elles puissent être sûr.e.s que celui-ci était capable de trouver les zones où des macrophytes étaient présentes et celles où il n’y en avait pas.
Tous ces efforts ont été couronnés de succès ! Ils/elles ont maintenant une formule pour utiliser les satellites afin de localiser ces macrophytes depuis l’espace, sans plus jamais avoir à sortir sur une mer agitée ! C’est crucial pour cartographier d’autres grandes zones de manière plus efficace, ce qui permet aux scientifiques de suivre ces importants puits de carbone naturels au fur et à mesure que notre climat change.
Essayez ça chez vous : La science citoyenne
La science citoyenne est une manière fantastique pour nous tous et toutes d’aider les climatologues à suivre les changements sur un territoire beaucoup plus vaste que ce qu’ils/elles pourraient gérer par eux/elles-mêmes. Zooniverse est un site Web avec beaucoup de projets de science citoyenne différents pour lesquels vous pouvez donner un coup de main.
Vous pouvez même aider à trouver des forêts de varech sur des photos satellite dans le cadre du projet Floating Forests. C’est amusant et facile ! Allez jeter un œil au site Web Zooniverse pour plus de détails.
Action pour le climat : Le compostage
Si des plantes peuvent emmagasiner du carbone, cela veut dire que nos déchets alimentaires peuvent aussi le faire. Quand vous envoyez vos déchets alimentaires à la décharge, ils se décomposent souvent en anaérobiose (sans oxygène), ce qui signifie que le carbone contenu dans les aliments est libéré sous la forme de méthane, un gaz à effet de serre plus de 25 fois plus puissant que le dioxyde de carbone. Envisagez de commencer un bac à composter ou un tas de compost chez vous ! Cela peut aider à faire en sorte que vos restes alimentaires se décomposent de manière naturelle et, ainsi, à réduire la libération dans l’air de davantage de méthane. Voyez le site Web de votre ville pour découvrir ce que vous pouvez composter dans votre quartier. Faites une liste, gardez-la dans la cuisine, et voyez la quantité de déchets que vous pouvez éviter d’envoyer à la décharge !
Contribution
Ce guide « Pleins feux sur la science » a été écrit sur la base de lʼarticle de Wilson, Kristen, Melisa Wong, et Emmanuel Devred. « Branching Algorithm to Identify Bottom Habitat in the Optically Complex Coastal Waters of Atlantic Canada Using Sentinel-2 Satellite Imagery. » Traduction libre : [Algorithme de ramification pour identifier l’habitat sous-marin dans les eaux côtières du Canada atlantique, complexes sur le plan optique, en utilisant les images du satellite Sentinel-2] 2020, Frontiers in Environmental Science, 8: 1-19. https://doi.org/10.3389/fenvs.2020.579856.