太空激光将以3D形式绘制地球森林,为有风险的物种发现栖息地

太空激光将以3D形式绘制地球森林,为有风险的物种发现栖息地

GEDI激光将穿透热带森林树梢,以绘制林下的3D结构。

BRUSINIRurélien/ hemis.fr / Hemis / Alamy股票照片
太空激光将以3D形式绘制地球森林,为有风险的物种发现栖息地

计算森林中的生物量并监测其变化并非易事。 您可以封锁一片森林并使用卷尺来评估树木的生长,希望您的补丁能够代表更广阔的森林。 或者你可以转向空中或卫星摄影 - 如果图片可用且足够清晰。 但即便是最好的相机也看不到森林树冠到下面的林下。

12月5日,当NASA的全球生态系统动态调查(GEDI)在SpaceX火箭上发射时,科学家们为这项棘手的业务获得了一个新工具。 该仪器,大型冰箱的大小,将连接到国际空间站,在那里它将开始收集热带和温带森林的高度和三维结构的数据。 该活动将帮助科学家了解森林是否正在减缓或放大气候变化,并确定有价值物种的主要栖息地。 “我们非常想要这个数据集,”马里兰大学帕克分校的地理学家Ralph Dubayah说道,该项目的首席研究员。

GEDI将利用一种称为光探测和测距(激光雷达)的技术。 就像它的堂兄雷达一样,激光雷达发出电磁能脉冲并测量反射。 但是,当雷达使用无线电波时,GEDI的激光雷达使用激光,在近红外线中每秒发射242次。 聚焦的高频辐射提供了清晰的分辨率,可以穿透茂密的森林,不仅可以从树梢上蹦出来,还可以在中层的树叶,树枝和地面上弹跳。 Dubayah和他的同事将把GEDI数据与地面测量和统计模型结合起来,生成热带森林碳图,在1公里分辨率下,应该大大缩小以前地图的误差。

希望利用其森林中储存的碳来帮助达到巴黎协议气候目标的国家可以使用这些地图来衡量进展情况,华盛顿世界野生动物基金会森林碳科学主任Naikoa Aguilar-Amuchastegui表示,研究人员追踪森林退化情况由于选择性地记录单个树木和从林下收获的薪材,因此也渴望获得数据。 美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的研究科学家劳拉·邓肯森说,这些活动对于Landsat等成像卫星来说是不可见的。 “GEDI让你获得第三个维度,”她说。

弗拉格斯塔夫北亚利桑那大学的生态学家斯科特·戈茨(Scott Goetz)和任务副首席研究员斯科特·戈茨(Scott Goetz)说,3D地图还可以识别出拥有高风险物种(如猩猩)的森林的丰富结构和种类。 这些地图可以找到保护的优先区域,甚至可以帮助规划因气候变化而迁移野生动物的栖息地走廊。

Goddard研究科学家Lola Fatoyinbo Agueh表示,精细调谐的激光还将比以前的仪器更精确地解决树梢和地面的高度 - 这对监测热带海岸线的碳密集红树林的健康状况至关重要。 她说,了解红树林在水面上的高度,可以决定它们是否会跟上海平面上升或消退,释放储存的碳 - 这是气候模型的关键输入。

然而,GEDI在空间站上的位置 - 选择将其成本保持在9400万美元以下 - 带来了一个缺点。 它的观点将局限于北纬51.6°之间的纬度。 这意味着它将错过北美和亚洲的北方森林。 它可能会在2年后启动,为日本乐器腾出空间。 短期任务将使得回答紧急问题变得更加困难:热带森林总体上是碳汇,捕获车辆和工业或源头的一些排放物吗? 这取决于森林生长是否比砍伐森林和退化正在释放更多的碳。 但马萨诸塞州法尔茅斯的伍兹霍尔研究中心的韦恩沃克说,看到这种趋势需要多年的连续数据。 “没有比长期记录更好的了。”

GEDI也无法区分碳密度不同的树种。 Dubayah正在使用来自大约5000个田地图的物种特异性测量来校准GEDI数据。 但是,在热带地区有超过4万种树种,这只是一个开始,英国利兹大学的生态学家奥利弗菲利普斯说,他经营着一个大型的热带森林地块网络。 菲利普斯说:“需要付出巨大努力才能从中获得最大价值。”

研究人员可能能够解决其中一些限制。 伍兹霍尔的遥感科学家亚历山德罗·巴奇尼希望通过使用GEDI的碳图来校准成像卫星的长期森林覆盖数据,培训机器学习算法,将碳估算扩展到过去和未来。 他补充说,通过结合GEDI和ICESat-2的数据,9月份发射的NASA激光雷达卫星主要测量冰盖但是飞越整个地球,调查人员可以建造一个包含北方森林的全球碳图。 不过,Baccini还想要更多。 “为什么我们不能为全球植被设计一个适当的任务?”他问道。