Vrijwilligers leveren betrouwbare fenologische waarnemingen voor klimaatonderzoek

Een van de langstlopende citizen science projecten van Nederland is De Natuurkalender (Natuurkalender.nl). In 2001 riep Wageningen University, in samenwerking met het radioprogramma Vroege Vogels en diverse partners, mensen op om door te geven wanneer jaarlijks terugkerende verschijnselen in de natuur zich voordeden. Hierbij gaat het om het moment van bloei, bladontplooiing, bladverkleuring, bladval, eerste vlinders of eerste trekvogels. De timing van deze fenologische verschijnselen blijken een mooie indicatie van het effect van veranderingen in weer en klimaat op de natuur. De Natuurkalender bouwde voort op eerdere fenologische netwerken die teruggaan tot 1868.

Bij vrijwilligersnetwerken is het altijd de vraag hoe betrouwbaar de waarnemingen zijn. Bij de start van De Natuurkalender wisten we al dat als je per jaar naar de mediaan (middelste waarneming) van bijvoorbeeld alle bloeiwaarnemingen van de pinksterbloem kijkt, dat je de fenologische verschillen tussen jaren heel goed kunt vergelijken. Tegelijkertijd zien we dat er binnen een jaar een grote spreiding is in het moment waarop bijvoorbeeld een bloeiwaarneming wordt gedaan. Er kan twee maanden verschil zitten tussen een eerste bloeiwaarneming van bijvoorbeeld bosanemoon terwijl in een ander jaar de spreiding veel minder groot is (zie onderstaande figuur). Dat zou betekenen dat het ene jaar de planten veel meer synchroon in bloei/blad komen dan het andere jaar. In hoeverre zijn de (vooral vroege en late) waarnemingen echter correcte waarnemingen? Herkennen de waarnemers de soort? Hebben ze wel vaak genoeg gekeken? Was de locatie een afwijkende locatie (bijvoorbeeld zuidhelling met meer zoninstraling)?

Bepalen betrouwbaarheid met hulp van weergegevens en locatie

De Faculteit Geo-Informatie Wetenschappen en Aardobservatie (ITC) van Universiteit Twente heeft een nieuwe geavanceerde methode ontwikkeld om de betrouwbaarheid van fenologische waarnemingen automatisch te bepalen. In deze methode wordt informatie over de locatie van de waarneming gecombineerd met het temperatuurverloop vanaf 1 januari in elk jaar tot en met de waarnemingsdatum. Hiervoor zijn dagelijkse temperatuurgegevens afkomstig van 150 KNMI weerstations gebruikt. Een waarneming kan worden vergeleken met andere waarnemingen in de buurt. Bij een gelijke temperatuur zouden deze twee locaties een vergelijkbare waarnemingsdatum moeten hebben. Als de afwijking groter is dan je op basis van de temperatuurverschillen kunt verwachten, dan wordt deze waarneming als inconsistent beschouwd. Voor de analyses zijn bloeiwaarnemingen van gewoon speenkruid (Ficaria verna), bosanemoon (Anemone nemorosa) en fluitenkruid (Anthriscus sylvestris), en bladontplooiing van de zomereik (Quercus robur) gebruikt. Inconsistent betekent trouwens nog niet dat de waarneming ook fout is aangezien er binnen een soort een grote spreiding kan zijn. In onderstaande figuur zijn vier waarnemingen weergegeven die als inconsistent uit de analyse kwamen. De cijfers staan voor het dagnummer waarop de waarnemingen zijn gedaan (1 januari = 1).

Het aantal inconsistente waarnemingen bleek met de nieuw ontwikkelde methode veel lager te liggen dan bij een nu gangbare methode voor het bepalen van uitschieters. Bij bosanemoon en zomereik werd gemiddeld maar 1 procent van de waarnemingen als inconsistent gekwalificeerd. Fluitenkruid lag met 15 procent het hoogst. We concluderen dan ook dat vrijwilligers betrouwbare waarnemingen doen en doorgeven. De methode is recent gepubliceerd in het tijdschrift International Journal of Geo-Information met de titel 'Checking the Consistency of Volunteered Phenological Observations While Analysing Their Synchrony'

Warme winters: bloei minder synchroon

We vonden ook dat planten in jaren met een koud einde van de winter en begin van het voorjaar veel meer synchroon (tegelijkertijd) in bloei komen dan in warme jaren. Nu we vaststellen dat veruit de meeste waarnemingen consistent zijn wordt het mogelijk om niet alleen naar de mediaan te gaan kijken maar ook in meer detail naar de verschillen in spreiding van de waarnemingen binnen en tussen de jaren. De inmiddels honderdduizenden fenologische waarnemingen in de afgelopen 150 jaar bieden daarvoor interessante nieuwe analysemogelijkheden.

Voor waarnemers is het mogelijk ook interessant om te weten dat, als ze ten opzichte van andere waarnemingen (heel) vroeg of laat zijn met hun eerste waarneming, het nog steeds interessant is voor het onderzoek om hun waarneming door te geven. Ze moeten dan natuurlijk wel met regelmaat de locatie bezocht hebben om zeker te weten dat het daadwerkelijk een eerste waarneming is voor die locatie.

Tekst: Arnold van Vliet, De Natuurkalender, Wageningen University; Hamed Mehdipoor, Raul Zurita-Milla, Ellen-Wien Augustijn, Faculteit ITC, Universiteit Twente
Foto’s: Arnold van Vliet (leadfoto: bosanemoon)

Artikel in International Journal of Geo-Information: Checking the Consistency of Volunteered Phenological Observations While Analysing Their Synchrony