Оценка биомассы леса на основе спутниковых измерений все еще является проблемой, поскольку в настоящее время не существует прямого метода измерения. Современные спутники, оснащенные лазерными или радиолокационными приборами, теперь открывают новый диапазон возможностей: они измеряют не только высоту лесов по всему миру, но и всю структуру этих лесов.
Группа моделирования леса под руководством проф. Доктор. Андреас Хут из UFZ теперь объединил измерения с лазерного спутника с моделью леса FORMIND, разработанной в UFZ; в этой модели используются данные о климате и почве для моделирования динамики лесов и роста отдельных деревьев с разрешением до 20 метров.
Таким образом было оценено более 700000 таких наборов лазерных данных для тропических лесов Амазонки. Результат: важные характеристики леса, которые имеют решающее значение для создания картины лесного массива, в будущем могут быть оценены гораздо точнее. Эти характеристики леса включают наземную биомассу и скорость роста леса (i.е. валовая первичная продукция). "В целом неопределенность оценок параметров леса снижается на 20–43 процента. Например, оценка наземной биомассы стала на 25 процентов точнее », – говорит Андреас Хут, один из авторов исследования.
Это позволяет получить значительно более точную оценку количества углерода, хранящегося в лесу. «Благодаря нашему подходу мы можем узнать больше о углеродном цикле – сколько хранится в тропических лесах, высвобождается или повторно поглощается каждый год», – добавляет доктор. Рико Фишер, также автор этого исследования и участвовавший в моделировании лесов на UFZ.
Команда UFZ также будет использовать новый подход для уточнения своих собственных исследований, которые учитывали только высоту леса на сегодняшний день, но не всю информацию о структуре леса, в своих оценках биомассы. В 2018 году им удалось смоделировать биомассу всех 410 миллиардов деревьев в регионе Амазонки за 2005 год, объединив лазерные данные со спутника ICESat с FORMIND.
Согласно одному результату, полученному с помощью этого метода, в тропических лесах Амазонки хранится в общей сложности 76 миллиардов тонн углерода. «Это также позволило нам определить, какие районы региона Амазонки являются поглотителями или источниками углерода», – говорит Андреас Хут. В целом, тропические леса по-прежнему являются поглотителем углерода, поглощая около 600 миллионов тонн в год. Однако существуют и местные источники углерода, например, когда деревья умирают из-за засухи или уничтожаются огнем.
Объединение спутниковых данных высокого разрешения с моделью FORMIND теперь открывает ряд новых возможностей для группы моделирования лесов на UFZ. Например, в рамках миссии GEDI (Global Ecosystem Dynamics Dynamics Investigation), запущенной НАСА, с 2018 года на Международной космической станции (МКС) использовался лазерный прибор нового типа. Эти данные будут доступны в конце этого года. Это позволило бы исследователям UFZ каждые шесть месяцев делать заявления о том, как землепользование или глобальное потепление – это всего два фактора – изменило количество биомассы, хранящейся в тропических лесах, и где расположены поглотители и источники углерода.
Также возможны современные оценки последствий лесных пожаров, например, в районе Амазонки. «Как только будут доступны измерения НАСА, мы сможем проанализировать, сколько углекислого газа было выброшено в результате пожаров в Амазонке», – говорит Рико Фишер.
Еще одно видение исследователей UFZ – объединить данные, предоставленные другими спутниками, и объединить их с FORMIND. Это еще больше снизит неопределенности, содержащиеся в оценках.
Исследователи также могут извлечь выгоду из новой спутниковой миссии Tandem-L, предложенной и запланированной немецкими учеными. Одна из задач миссии – еженедельно измерять структуру лесов по всему миру с помощью двух радарных спутников. Это позволит быстро выявлять изменения в лесу в краткосрочной перспективе, вызванные обезлесением, лесными пожарами или засухой, например, и, таким образом, гораздо точнее определять последствия землепользования и изменения климата.
По мнению Рико Фишера и Андреаса Хута, это станет еще одним большим шагом в экологических исследованиях.