天气雷达：用于研究鸟类栖息习惯如何随气候变化的机器学习

包括燕子和马丁在内的鸟类 - 被称为空中食虫动物 - 控制昆虫种群和昆虫传播的疾病，并为农业提供价值数亿美元的害虫控制。但这些人类的羽毛朋友正在以惊人的速度减少，从30年到1970年，北美的物种减少了2017%以上。

科罗拉多州立大学华纳自然资源学院最近的两项研究使用天气雷达来跟踪空中食虫动物的运动，并探索它们在过去20年中的模式如何变化。他们检查了鸟类栖息习惯的变化，试图确定物种下降的原因。

在迁徙之前，空中食虫动物聚集在可能包含数千到数十万只鸟类的栖息地。这些研究使用了来自大湖地区21个天气监视雷达站的12年数据，发现随着气温升高的长期趋势，高峰期和晚栖息阶段在本季早些时候发生了变化。

“燕子和马丁斯的公共栖息行为是它们生存策略的重要组成部分，”鱼类，野生动物和保护生物学博士生Maria Tiburcio Dias Belotti说。“了解多年来推动这种行为变化的原因可能有助于我们弄清楚为什么这些物种一直面临衰退，以及我们可以做些什么来稳定它们的种群。

适应环境

由于气候变化，植物和昆虫在本季提前出现。资源可用性或其他一些气候信号的这种变化可能会导致更早的栖息和迁徙模式，这可能会对鸟类的健康产生影响。

“我们的研究结果表明，这种转变可能导致迁徙前的栖息季节缩短，这可能意味着鸟类为即将到来的迁徙加油的时间更少，”鱼类，野生动物和保护生物学博士生，两篇论文的作者邓玉婷说。“这可能会在秋季迁徙期间降低生存机会，或者在到达越冬地时身体状况更糟。

由邓领导并发表在《全球变化生物学》上的研究发现，现在栖息地活动的高峰时间比二十年前提前了4.5天，但季节早期的栖息地阶段时间基本上不受影响。

新技术

这些研究首次应用机器学习来过滤大量长期天气监视雷达数据，以监测大规模的空中食虫动物行为。这是第一次在如此长的时间内如此广泛地研究这些物种对环境变化的反应。

天气雷达使科学家能够估计每个栖息地内的鸟类数量以及季节性变化。与以前的人类定期观测等方法相比，天气雷达数据的一致性是有益的。

这种新方法汇集了多个学科。

“这两篇论文都是跨越生态学，遥感和计算机科学的高度跨学科工作的很好的例子，”鱼类，野生动物和保护生物学助理教授，两篇论文的作者Kyle Horton说。

羽毛的鸟儿栖息在一起

虽然数十万只鸟类的大规模聚集是不可忽视的，但由贝洛蒂领导并发表在《生态与保护遥感》上的第二项研究发现，小栖息地比大栖息地更常见。

“较大的栖息地可能会引起我们作为观鸟者的注意力和迷恋，但似乎较小的栖息地在整个栖息地动态中可以发挥同样重要的作用，”贝洛蒂说。

研究人员还发现，大型栖息地年复一年地在同一地点重复出现 - 长达研究涵盖的整整21年 - 而小栖息地则不太一致。他们希望更好地了解这些模式并监测种群规模将有助于为保护措施提供信息。

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