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使用激光雷达技术追踪森林砍伐
来源:赛斯维传感器网 发表于 2022/4/13

令人惊讶的是,热带森林对全球碳足迹的总体贡献几乎是中性的。科学没有改变:树木,因此森林,确实充当了吸收环境中多余碳的重要汇;然而,森林砍伐和森林退化的影响削弱了大自然为防止或至少减少全球变暖所做的一切善举。


使用激光雷达技术追踪森林砍伐

图片来源:rich carey/shutterstock.com


由于森林的不断丧失以及气候变化对现有森林从大气中收集额外二氧化碳的能力的影响,预计热带森林将在不远的将来成为碳的来源而不是碳汇。这是全球努力控制全球变暖的不祥迹象,可能无法将全球变暖限制在 2 o c的目标上。


国际协议侧重于结束森林砍伐和森林退化,但这些协议有效性的主要问题之一是缺乏一致的数据来监测排放和设计模型,这使得按照既定政策采取行动成为一项挑战。


由于在星载技术、高分辨率成像和处理能力方面的进步,科学家们现在已经掌握了一种革命性的强大仪器。在森林监测中,准确数据的重要性怎么强调都不为过,技术突破通过为科学家提供有关实际碳排放和吸收量的开创性数据,开启了许多人称之为森林监测的黄金时代。


据专家介绍,这不仅是制定全球森林碳排放量和碳量测量标准的第一步,而且可能会导致一个国家森林中实际储存的碳量与声称的储存量之间存在巨大差异.


激光雷达时代

森林遥感还严重依赖 landsat 时间序列图像,提供分辨率为 30 米的卫星数据。这些数据为全球森林观察 (gfw) 等项目奠定了基础,该项目在全球范围内提供森林损失数据。


为了区分沙漠、森林和草地等表面,这些数据证明是足够的。但是,它未能确定单个树木或一组树木的高度,这对于准确预测森林的排放量至关重要。因此,科学家们主要依靠地面样本来对这些信息进行粗略的估计。


然而,现在,激光雷达技术正在彻底改变整个地球监测领域。lidar 是 light detection and ranging 的缩写,它向地球表面发射激光,并计算传感器与地球表面之间的距离,以构建陆地的 3d 表示。


西利克等人。(2020)使用从他们的 lidar 飞机数据、planet dove 卫星图像中获得的森林碳估算值,并结合其他辅助信息来创建机器学习模型,然后将其用于量化秘鲁存在的全部地上碳。


从他们的初步研究结果可以明显看出,可以使用现代技术和计算能力准确估计一个地区的地上碳。另一个有趣的发现是,该研究表明,秘鲁森林砍伐直接导致的碳排放量比之前使用过时方法估计的高出约 23%。


以前,激光雷达传感器安装在飞机上,计算是在飞行过程中进行的,这个过程需要分配大量的金钱资源和时间。由于飞机的使用,可以使用该装置研究的区域也受到限制。


现在,技术进步已允许在 nasa 的全球生态系统动力学调查任务 (gedi)、ice-sat-2 和其他此类航天器上使用激光雷达。每年都会部署新的卫星,其中许多卫星专门用于检测森林碳足迹和植物生命,确保这些以前昂贵且受区域限制的数据在全球范围内可用。这种从飞机到航天器的转变作为激光雷达载体,真正迎来了地球观测系统的黄金时代。


几年前,科学家们终于能够使用这项技术记录全球碳排放、吸收和通量,这突显了这些进步正在加速的步伐。


未来会是什么样子

星载 lidar 载体是否可用于监测森林碳的问题并不是纯粹的技术问题。许多专家认为,这些用于正确评估全球森林碳水平和碳排放的技术的主流实施将受到政治而非科学的影响。


将这些技术推广到国家舞台可能会改变一个国家的进程,甚至有助于确定对树木的依赖的价值。


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