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教师顾问:
威廉玛丽学院的Dom Ciruzzi博士
研究生导师:
马利·马吉奇，宾夕法尼亚州立大学
Marley Majetic是2024年SARP水文生态学小组的研究生导师，他为每个小组成员做了介绍，并分享了实习的幕后时刻。
约旦DiPrima写
地面沉降是一种经常被忽视的地质灾害，它是由自然过程和最近的人为压力因素引起的。本研究的目的是观察弗吉尼亚东海岸和纽约长岛土地覆盖类型之间的沉降趋势和热点。该研究利用Sentinel-1的干涉合成孔径雷达（InSAR）卫星数据绘制了2017年至2023年的垂直陆地运动图。土地覆盖数据来自Landsat 8卫星图像。在东岸的以下土地覆盖类型中绘制了沉降图：城市、湿地、农田、温带或亚极地草地、温带或亚极地灌丛、混交林和温带或亚极地针叶林。这些土地覆盖类型的平均垂直速度在-0.2毫米/年到-5.2毫米/年之间。结果表明，东岸耕地地区地面沉降最为严重，平均垂直沉降速度为-5.2 mm/yr。相比之下，长岛的湿地沉降最大，平均垂直速度为-2.1 mm/yr。长岛在土地覆盖类型中缺乏明显的趋势，反而显示出沉降热点的证据。这些热点存在于温带或亚极地草地、荒地、湿地、农田和温带或亚极地阔叶落叶林中。总体而言，东海岸农田和长岛湿地被确定为最易受影响的土地覆盖类型。这些发现强调了由于下沉而面临海平面上升、洪水和海岸侵蚀风险的地区。通过进一步的研究，我们可以在全球范围内绘制下沉景观图，以改善资源分配和缓解技术。
伊莎贝尔彼得森
随着气候变化导致北极景观变暖，热岩溶景观已经并将继续发生变化。永久冻土层是这些北极景观的基础，随着它的融化，热岩溶景观被留下。阿拉斯加的苏厄德半岛拥有丰富的这些景观，热岩溶湖存在于最北端。几个湖泊来了又去，但随着气候越来越不稳定和该地区变暖，有可能有更多的永久冻土融化，产生更多的湖泊。为了捕捉这些变化，使用Harmonized Landsat Sentinel-2 （HLS）图像创建了2016年至2024年苏厄德半岛北部的年度湖泊地图。大部分方法来自Jones等人（2011）；然而，他们的研究使用了认知，而目前的研究使用了ArcGIS Pro。这可能是由于软件、卫星图像和拟议研究区域的差异导致了结果的一些差异。湖泊数量每年都有变化。从每年的变化来看，在研究期间，有几个10到40公顷的湖泊消失了，然后又重新出现，还有一些较小的湖泊填满了曾经较大湖泊的地方。热岩溶湖排水是Jones和Arp（2015）描述的一个过程，它对周围地区具有破坏性的地貌影响，产生巨大的排水槽，在短时间内减少周围的永久冻土。为了捕捉这些事件和整体变化，卫星图像是必不可少的。在难以步行到达的偏远地区尤其如此，需要在该地区上空安排飞行任务进行航空摄影。然而，在识别较小的湖泊时，LVIS和其他更高分辨率的航空仪器将提供更高的精度，因为卫星图像无法准确捕获研究区域内小于1公顷的湖泊。这一断言是由于与Jones等人（2011）相比，结果相互矛盾。虽然本研究的方法是手动执行的，但Qin， Zhang和Lu（2023）提出了使用Sentinel-2图像通过自动方法绘制热岩溶湖的想法。虽然自动化尚未完善，但潜力是存在的，可以用来有效地分析热岩溶区域。有了更多的卫星图像，就可以在有利的月份捕捉到年度、月度和潜在的每日变化，以监测北极地区不断变化的景观。热岩溶湖一直在变化，监测它们可以帮助了解北极地区气候变化的过程，特别是通过透镜融化永久冻土。
Emmanelle Cuasay
避难所是指环境条件稳定的地区，当地球气候变暖时，这些地区可以作为物种的避难所。本研究使用菲律宾北部地区2014年2月至2024年3月的14张Harmonized Landsat Sentinel-2图像。感兴趣的区域是塔尔湖附近的陆地生物群系。从所有14幅图像中创建归一化植被指数（NDVI）图，以确定NDVI长期平均图像和干湿年NDVI图像的第25个最高四分位数。然后使用ArcGIS Pro将这些值用于创建避难所和非避难所地图。在ArcGIS Pro中绘制了Sentinel-2的土地覆盖数据和使用先进星载热发射和反射辐射计（ASTER）的数字高程模型（DEM），以确定该地区的坡度和坡向。利用全球生态系统动态调查（GEDI）数据对研究区森林高度进行了研究，绘制了森林高度、坡度、坡向和高程的分布图，确定了森林高度、坡度、坡向和高程在避难区和非避难区的概率密度。研究结果表明，难民地区的生物量有所增加。这表明保护措施对于帮助保护这些避难区内的生物多样性和生物量至关重要。
Jayce Crayne
撒哈拉沙尘暴在西大西洋气候中对地球辐射收支的贡献、调节海洋表面温度（SSTs）、施肥生态系统以及抑制云和降水模式发挥着重要作用（Yuan et al., 2020）。然而，随着海温的持续上升，预计撒哈拉沙尘暴在该地区的频率将会降低（Yuan et al., 2020）。预测气候对这种变化的反应需要对这些风暴的存在如何影响蒸散发（ET）及其指标有敏锐的了解。这项研究利用了佛罗里达州盖恩斯维尔附近的AmeriFlux塔在2020年6月下旬的一场大沙尘暴期间记录的现场观测数据。通过Aqua和Terra的卫星图像以及气溶胶机器人网络（AERONET）站的气溶胶光学深度（AOD）测量结果记录了风暴的进展情况，气溶胶机器人网络（AERONET）站与AmeriFlux塔位于同一位置。分析了地表气温、水汽压亏缺、光合光子通量密度和净辐射等蒸散发指标。研究结果与全球陆地数据同化系统（GLDAS）提供的模拟ET和潜能通量再分析数据进行了比较。模式模拟和现场观测结果均表明，在沙尘浓度最大的日子及其后的短时间内，蒸散发呈下降趋势。盖恩斯维尔（Gainesville）的自动地面观测系统（ASOS）提供的气象机场报告（metaRs）的云量数据表明，在沙尘最重的日子里，云不是减少ET的主要因素。这项研究的结果表明，由于尘埃气溶胶的作用，蒸散发有相当大的减少。需要进一步的研究来确定撒哈拉沙尘暴引起的ET变化是否足以改变西大西洋的气候，如果是这样，如果风暴频率减少，气候将会有什么反应。
布兰登·威尔逊
加州的生物多样性地区全年都很容易受到有害野火的影响。量化和测量这些地区的野火恢复能力对于了解在哪里/如何分配环境资源是必要的。利用人工智能和遥感技术进行了几项生态野火研究，以分析和预测包括阿尔及利亚北部和美国阿肯色州在内的野火易发地区的生物多样性损害。本研究旨在分析2023年Csarf史密斯河复合火灾对加州六河国家森林生物多样性的损害，并利用基于遥感的随机森林（RF）回归预测2025年和2028年归一化燃烧比（dNBR）和归一化植被指数（dNDVI）的差异。此外，为了从整体上观察加州为解决全州野火损害而实施的实用方法，我们使用综合控制方法（SCM）对2019年加州野火基金（AB 1054和AB 111）进行了评估。在本案例研究中，利用美国地质调查局（USGS）和美国国家航空航天局（NASA）的遥感数据（Landsat 9卫星C2 L2， TerraClimate和土地数据同化系统）处理RF的相关光谱指数。美国国家海洋和大气管理局、能源信息署、国际货币基金组织和经济分析局的数据被用作综合控制数据集，以评估2019年加州野火基金的影响。本研究区高架地形易受严重烧伤影响，而低架地形烧伤较少。这一结果影响了dNBR和dNDVI的预测，因为高架地区似乎对猖獗的烧伤没有很强的恢复能力。这证明了高纬度地区潜在的较低蒸腾速率直接相关，值得进一步分析。处理单元与合成控制单元之间的低方差后处理结果，对2019年野火基金的积极影响提出了担忧。
嘉莉桥本
随着时间的推移，气候变暖和高树木密度导致美国西部森林发生更大、更严重的野火。野火通过改变水分平衡（如蒸散、水流、入渗等）影响森林的水文和生态，并可能改变植被群落和随后的生态系统结构和功能。该项目探索景观的生态特征，预测内华达山脉南部的克里克大火对蒸散作用的影响程度。在了解相应的蒸散变化方面取得的进展，可以为解决西部类似火灾带来的新森林健康挑战开辟途径。为了进行分析，我们收集了来自OpenET、北美陆地数据同化系统、terrclimate、Harmonized LandSat Sentinel-2数据和航天飞机雷达地形任务的各种遥感和建模数据。建立了多元线性回归和广义加性模型。蒸散量的相对变化作为响应变量。模型协变量包括平均气温、前月总降水量、平均土壤湿度、高程、坡度、坡向、北纬、纬度、火灾前归一化植被指数（NDVI）和火灾后归一化燃烧比（dNBR）变化。交叉验证的最佳子集选择证明了7协变量模型的交叉验证误差最小化。与完整模型的调整后的R2为0.663相比，这个简化的模型产生了更低的复杂性和更多的可解释性，同时保持了0.626的调整后的R2。从线性模型变量选择中提取的相互作用项的简化广义加性模型（GAM）显示出调整后的R2为0.695，表明与线性模型相比，可解释性降低和计算需求增加的代价是更好的拟合。本工作的目标是理清火灾后蒸散发变化的环境指标，从而实现未来野火对蒸散发影响的预测建模。
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最后更新于2024年11月22日
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