Em 20 de setembro, 2017, O furacão Maria atingiu Porto Rico com ventos de até 155 milhas por hora e fortes chuvas que inundaram cidades, derrubou as redes de comunicação e destruiu a rede elétrica. Nas escarpadas montanhas centrais e no exuberante nordeste, Maria desencadeou sua fúria quando ventos ferozes desfolhavam completamente as florestas tropicais e quebravam e arrancavam árvores. Chuvas fortes provocaram milhares de deslizamentos de terra que ceifaram trechos de encostas íngremes de montanhas.

Em abril, uma equipe de cientistas da NASA viajou para Porto Rico com instrumentação aerotransportada para pesquisar os danos do furacão Maria às florestas da ilha.

"Do ar, a extensão dos danos do furacão foi surpreendente, "disse o cientista da Terra da NASA Bruce Cook, quem liderou a campanha. "O denso, dosséis interligados que cobriam a ilha antes da tempestade foram reduzidos a um emaranhado de árvores caídas e sobreviventes isolados, despojado de seus ramos. "

Os satélites de observação da Terra da NASA monitoram as florestas do mundo para detectar mudanças sazonais na cobertura vegetal ou perdas florestais abruptas por desmatamento, mas em escalas espaciais e de tempo que são muito grosseiras para ver mudanças. Para obter uma visão mais detalhada, A NASA voou com um instrumento aerotransportado chamado Goddard's Lidar, Imageador hiperespectral e térmico, ou G-LiHT. Da barriga de uma pequena aeronave voando trezentos metros acima das árvores, G-LiHT coletou várias medições de florestas em toda a ilha, incluindo fotografias de alta resolução, temperaturas da superfície e as alturas e estrutura da vegetação.

O Serviço Florestal dos EUA, o Serviço de Pesca e Vida Selvagem dos EUA, a Federal Emergency Management Agency e a NASA forneceram fundos para a campanha aerotransportada.

A equipe voou muitas das mesmas pistas com o G-LiHT, como na primavera de 2017, meses antes do furacão Maria chegar à costa, como parte de um estudo de como as florestas tropicais voltam a crescer em terras agrícolas abandonadas. A comparação antes e depois mostra as florestas em toda a ilha ainda sofrendo com o impacto do furacão.

Usando lidar, um sistema de alcance que dispara 600, 000 pulsos de laser por segundo, a equipe mediu as mudanças na altura e na estrutura das florestas porto-riquenhas. O dano é palpável. As florestas perto da cidade de Arecibo, no lado norte da ilha, crescem em colinas de calcário com pouco solo para estabilizar as árvores. Como resultado, o furacão quebrou ou arrancou 60% das árvores ali. No nordeste, nas encostas da Floresta Nacional El Yunque, o furacão cortou as florestas, reduzindo sua altura média em um terço.

Os dados do G-LiHT não estão sendo usados ​​apenas para capturar a condição das florestas da ilha; é uma importante ferramenta de pesquisa para cientistas que estão monitorando como as florestas estão mudando enquanto se recuperam de um evento tão importante.

“[Furacão] Maria apertou o botão de reset em muitos dos diferentes processos que desenvolvem florestas ao longo do tempo, "disse Doug Morton, um cientista da Terra no Goddard Spaceflight Center da NASA e co-investigador G-LiHT. "Agora estamos observando muitos desses processos em alta velocidade à medida que grandes áreas da ilha estão se recuperando, com árvores sobreviventes e novas mudas se aquecendo em plena luz do sol. "

Entre as áreas sobre as quais a equipe sobrevoou extensivamente estava a Floresta Nacional de El Yunque, que o furacão Maria atingiu com força total. O Serviço Florestal dos EUA administra El Yunque, uma floresta tropical, bem como seus lotes de pesquisa designados, que foram estabelecidas no final dos anos 1930. Cientistas da universidade e do governo realizam todos os tipos de pesquisas, incluindo a medição de árvores individuais para monitorar seu crescimento, contando flores e sementes para monitorar a reprodução, e analisar amostras de solo para rastrear os nutrientes necessários para o crescimento das plantas.

Uma avaliação importante da saúde de uma árvore é sua copa, que compreende a forma geral de uma copa de árvore, com seus ramos, caules e folhas. Os ventos de furacão podem danificar fortemente as copas das árvores e reduzir drasticamente o número de folhas para a geração de energia por meio da fotossíntese.

"Apenas sete meses após a tempestade, as árvores sobreviventes liberam folhas novas e galhos que voltam a crescer, a fim de recuperar sua capacidade de colher a luz do sol por meio da fotossíntese, "Morton disse, ao mesmo tempo, observando que a sobrevivência de árvores danificadas nos próximos anos é uma questão em aberto.

Embora seja difícil avaliar as copas das árvores em detalhes do solo, do ar, o instrumento lidar do G-LiHT pode derivar a forma e a estrutura de todas as árvores em sua trajetória de vôo. A campanha aérea sobre Porto Rico foi extensa o suficiente para fornecer informações sobre a estrutura e composição do dossel florestal geral, abrindo uma gama de possibilidades de pesquisa.

"Tempestades severas como Maria irão favorecer algumas espécies e destruir outras, "disse Maria Uriarte, um ecologista da Universidade de Columbia que estudou a Floresta Nacional El Yunque por 15 anos e está trabalhando com a equipe da NASA para validar dados de voo com observações terrestres. "Estudos de nível de plotagem nos dizem como isso se desenrola em uma pequena área, mas os danos em qualquer lugar específico dependem da proximidade da trilha da tempestade, topografia, solos e as características de cada fragmento florestal. Isso torna difícil generalizar para outras florestas da ilha. "

Mas com os dados do G-LiHT, os cientistas podem estudar os impactos da tempestade em uma área muito maior, Uriarte continuou. "O que é realmente empolgante é que podemos fazer um conjunto completamente diferente de perguntas, "ela disse." Por que uma área tem mais danos do que outras? Quais espécies estão sendo mais afetadas em toda a ilha? "

Compreender o estado do dossel da floresta também tem implicações de longo alcance para o resto do ecossistema, já que a cobertura de árvores é crítica para a sobrevivência de muitas espécies. Por exemplo, pássaros como o papagaio iguaçá nativo usam a copa para se esconder dos falcões predadores. O dossel também cria um refrigerador, ambiente úmido propício ao crescimento de mudas de árvores e lagartos e sapos que habitam o solo da floresta. Riachos que são resfriados pela sombra densa também os tornam habitáveis ​​para uma ampla diversidade de outros organismos.

No entanto, pelo mesmo símbolo, outras plantas e animais que antes estavam em desvantagem agora estão se beneficiando das mudanças causadas pela perda da copa.

"Alguns lagartos vivem no dossel, onde eles prosperam em ambientes mais secos, condições mais iluminadas pelo sol, "disse o herpetologista Neftali Ríos-López, professor associado da Universidade de Puerto Rico-Campus Humacao. "Por causa do furacão, essas condições mais secas, que antes eram exclusivas do dossel, agora se estendem até o solo da floresta. Como resultado, esses animais estão melhor adaptados a essas condições e começaram a deslocar e substituir animais que estão adaptados às condições antes mais frias. "

"Quem são os vencedores e os perdedores neste novo ambiente? Essa é uma questão importante em tudo isso, "disse Doug Morton da NASA. Durante a campanha aerotransportada, ele passou vários dias nas parcelas de pesquisa de El Yunque tirando imagens tridimensionais do solo da floresta para complementar os dados do G-LiHT. Ele disse que é claro que as palmas, que resistiu aos ventos do furacão melhor do que outras árvores de folhas largas, estão entre os atuais beneficiários da floresta agora ensolarada. E isso não é uma coisa ruim.

"As palmeiras vão formar um componente importante da copa desta floresta na próxima década ou mais, e de alguma forma eles ajudarão a facilitar a recuperação do resto desta floresta, "Disse Morton." As palmeiras fornecem um pouco de sombra e proteção para a flora e a fauna que estão recolonizando a área. Isso é encorajador. "

As implicações desta pesquisa vão além do ecossistema florestal, tanto no tempo quanto no espaço, disse Grizelle Gonzalez, um ecologista de pesquisa do Serviço Florestal dos EUA e líder de projeto para os lotes de pesquisa em El Yunque. Como um exemplo, ela ressaltou que o furacão fez com que os riachos das montanhas inundassem e se enchessem de sedimentos que acabaram fluindo para o oceano. Os sedimentos podem impactar negativamente a qualidade da água potável, bem como as comunidades de corais das quais a pesca depende para subsistência e comércio.

“É lindo ver que tantos órgãos federais se uniram para colaborar neste importante trabalho porque as florestas desempenham um papel fundamental em tudo, desde a biodiversidade e a economia à saúde pública, "Gonzalez disse.

Os dados do G-LiHT também têm implicações globais. Em julho, a equipe segue para o Alasca para continuar pesquisando a vasta área florestal no interior do estado para entender melhor os impactos do aquecimento acelerado do Ártico nas florestas boreais, que, por sua vez, desempenham um papel fundamental no resfriamento do clima da Terra, sequestrando carbono da atmosfera. "G-LiHT nos permite coletar dados de pesquisa na escala de árvores individuais em amplas paisagens, "Morton disse." As florestas do Alasca a Porto Rico estão constantemente mudando em resposta ao aquecimento do clima e distúrbios como incêndios e furacões. "