Forest Research von Defra erhält sofortige Daten für Klimawandel-Studien

Forest Research ist die Forschungsbehörde der Forestry Commission und Teil des britischen Ministeriums für Umwelt, Ernährung und ländliche Angelegenheiten (Defra). Es ist die wichtigste Organisation Großbritanniens für Forschung und wissenschaftliche Arbeit in der Forstwirtschaft und die Förderung ihrer Nachhaltigkeit.

Seine Vision ist es, ein weltweit führender Akteur in der angewandten Forstwissenschaft und ein vertrauenswürdiger, anerkannter Anbieter von Fachwissen, Daten, Produkten und Dienstleistungen für die Regierung in den Bereichen Bäume, Holz, Wälder und natürliche Ressourcen zu sein - und so dazu beizutragen, die Strategie des Umweltministeriums “A Green Future: Our 25 Year Plan to Improve the Environment” umzusetzen. Wir freuten uns, dass sie über unseren Partner Vodafone UK mit einem Projekt zur Überwachung der Auswirkungen des Klimawandels auf das Baumwachstum in ganz Großbritannien an uns herantraten.

Die Herausforderung

Forest Research führt Klimamessungen in rund 50 Wäldern in ganz Großbritannien durch und sucht Antworten auf Fragen zum Klima und seinen Auswirkungen auf das Baumwachstum:

• Wie schnell wachsen Bäume in einem bestimmten Zeitraum?
• Welche Faktoren beeinflussen das Baumwachstum am stärksten?
• Welche Auswirkungen haben sommerliche Hitzewellen auf das Baumwachstum?
• Gibt es Unterschiede im Baumwachstum zwischen Mikroklimata innerhalb eines einzelnen Gebiets?
• Welche Bäume wachsen am meisten?
• Wie unterscheidet sich die Wachstumsrate zwischen den Regionen?

Bisher wurden Messung und Auswertung durch die manuelle Datenerhebung und eine begrenzte Anzahl von Wetterstationen erschwert, die eine dauerhafte Netzstromversorgung benötigen. Die Probleme des ursprünglichen Ansatzes waren offensichtlich:

• Die manuelle Erhebung der Daten auf ein Speichermedium am Messort ist kostspielig, und die Daten stehen erst Tage später zur Verfügung
• Messungen erfolgten nur an wenigen Standorten mit Zugang zu Elektrizität
• Es gab keine Daten zum Wachstum der Baumstämme

Wir wussten, dass die Herausforderung darin bestehen würde, Lufttemperatur und relative Luftfeuchtigkeit, Bodenfeuchtigkeit und das Wachstum des Baumstamms über mehrere Monate hinweg zuverlässig von einem batteriebetriebenen Gerät aus zu messen und zu übertragen.

Die Lösung

Unser CHESTER IoT Hub mit NB-IoT-Konnektivität erfüllt die Anforderungen des Projekts. Zum internen Temperatursensor, Beschleunigungssensor und GPS-Modul fügten wir einen externen Temperatur- und Feuchtigkeitssensor, unseren eigenen kapazitiven Bodenfeuchtesensor und ein Dendrometer der tschechischen Firma EMS Brno hinzu. Das Gerät ermöglicht es Forest Research, Folgendes zu überwachen:

• Außenlufttemperatur
• relative Außenluftfeuchtigkeit
• GPS-Position
• Erschütterung und Neigung des Baums
• Breite des Baumstamms
• Bodenfeuchtigkeit

Ein zentraler Bestandteil der Lösung ist die Kommunikation über das NB-IoT-Netz von Vodafone. Dank des stromsparenden Designs von CHESTER und der NB-IoT-Technologie können die Geräte batteriebetrieben und an Bäumen an allen relevanten Standorten platziert werden, um zuverlässig Daten online zu erfassen. Die Messwerte werden an die HARDWARIO Cloud gesendet, dann weiter an das Visualisierungstool Grafana und in die Hände der Forscher, die sie nutzen, um Antworten auf ihre Fragen zu finden. Die Ausgaben stehen den Forschern in Grafana und über REST API zur Verfügung, und die Daten werden zudem regelmäßig über CSV-Exporte gewonnen.

Als zusätzlichen Nutzen ermöglichte das Projekt Vodafone UK auch, die NB-IoT-Signalabdeckung zu testen - eine Information, die sie bei der Erwägung eines weiteren Netzausbaus verwenden können.

Ergebnisse

Durch diese Zusammenarbeit mit Vodafone UK und HARDWARIO erhalten Defra und Forest Research nun Online-Daten zu den klimatischen Bedingungen in den Wäldern. Dies ermöglicht es ihnen zu untersuchen, wie sich verändernde klimatische Bedingungen das Baumwachstum im Laufe der Zeit beeinflussen, sowie die Unterschiede zwischen Mikroklimata, Regionen und Baumarten. Die eingesetzten CHESTER-Geräte werden die benötigten Daten über Monate und Jahre hinweg ohne Zugang zu einer Steckdose senden.

“Wir suchen ständig nach Möglichkeiten, innovative Technologien zur Verbesserung der Datenerhebung einzusetzen. In diesem Projekt haben wir uns auf die Waldüberwachung konzentriert, aber wir beabsichtigen, die Technologien für nahezu alles in der Umwelt zu nutzen. Dieses innovative Projekt hat das Potenzial, die Art und Weise, wie wir Daten erheben und analysieren, zu verändern und erheblich zu straffen, da es die Anzahl der persönlichen Besuche an Messorten, insbesondere an abgelegenen, stark reduziert. Das Projekt wird es uns zudem ermöglichen, mehr Daten zu sammeln - entscheidend für die Bewertung des Einflusses einzelner Bäume auf den Klimawandel. Wenn der Testzeitraum erfolgreich verläuft, hoffen wir, dass er sich auf weitere Bereiche der Umweltüberwachung ausweitet und einen grundlegenden Wandel in der Menge der Daten markiert, die wir erheben und analysieren können.”

Dr Matthew Wilkinson, Forest Research

“Bäume sind eine einzigartige natürliche Ressource, die eine entscheidende Rolle im Kampf gegen die Biodiversitäts- und Klimakrise spielt, der wir gegenüberstehen. Diese spannende Partnerschaft nutzt aufkommende IoT-Technologien, um unser Verständnis der Auswirkungen von Umweltveränderungen auf die Wälder unserer Nation zu verbessern, was uns helfen wird, unsere Politik zu gestalten. Die neue Technologie liefert Daten höherer Qualität und ermöglicht es uns vor allem, Orte zu überwachen, die aktuelle Technologien nicht erreichen können.”

Malcolm McKee, Chief Technology Officer, Defra

“Durch unsere Partnerschaft mit HARDWARIO konnten wir hochwertige IoT-Geräte einsetzen, die eine Schlüsselrolle in diesem erfolgreichen Projekt spielten. Wir haben auf ihre Expertise in stromsparender Elektronik und NB-IoT-Technologie sowie auf ihren persönlichen technischen Support zurückgegriffen. Ich freue mich darauf, in Zukunft erneut mit HARDWARIO zusammenzuarbeiten.”

Stephen Di Laudo, Client Director for Central Government, Vodafone