令人驚訝的是，熱帶森林對(duì)全球碳足跡的總體貢獻(xiàn)幾乎是中性的�？茖W(xué)沒(méi)有改變：樹(shù)木，因此森林，確實(shí)充當(dāng)了吸收環(huán)境中多余碳的重要匯；然而，森林砍伐和森林退化的影響削弱了大自然為防止或至少減少全球變暖所做的一切善舉。

使用激光雷達(dá)技術(shù)追蹤森林砍伐

圖片來(lái)源：Rich Carey/Shutterstock.com

由于森林的不斷喪失以及氣候變化對(duì)現(xiàn)有森林從大氣中收集額外二氧化碳的能力的影響，預(yù)計(jì)熱帶森林將在不遠(yuǎn)的將來(lái)成為碳的來(lái)源而不是碳匯。這是全球努力控制全球變暖的不祥跡象，可能無(wú)法將全球變暖限制在 2 o C的目標(biāo)上。

國(guó)際協(xié)議側(cè)重于結(jié)束森林砍伐和森林退化，但這些協(xié)議有效性的主要問(wèn)題之一是缺乏一致的數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)測(cè)排放和設(shè)計(jì)模型，這使得按照既定政策采取行動(dòng)成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

由于在星載技術(shù)、高分辨率成像和處理能力方面的進(jìn)步，科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)掌握了一種革命性的強(qiáng)大儀器。在森林監(jiān)測(cè)中，準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)，技術(shù)突破通過(guò)為科學(xué)家提供有關(guān)實(shí)際碳排放和吸收量的開(kāi)創(chuàng)性數(shù)據(jù)，開(kāi)啟了許多人稱之為森林監(jiān)測(cè)的黃金時(shí)代。

據(jù)專家介紹，這不僅是制定全球森林碳排放量和碳量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的第一步，而且可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)國(guó)家森林中實(shí)際儲(chǔ)存的碳量與聲稱的儲(chǔ)存量之間存在巨大差異.

激光雷達(dá)時(shí)代

森林遙感還嚴(yán)重依賴 Landsat 時(shí)間序列圖像，提供分辨率為 30 米的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為全球森林觀察 (GFW) 等項(xiàng)目奠定了基礎(chǔ)，該項(xiàng)目在全球范圍內(nèi)提供森林損失數(shù)據(jù)。

為了區(qū)分沙漠、森林和草地等表面，這些數(shù)據(jù)證明是足夠的。但是，它未能確定單個(gè)樹(shù)木或一組樹(shù)木的高度，這對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)森林的排放量至關(guān)重要。因此，科學(xué)家們主要依靠地面樣本來(lái)對(duì)這些信息進(jìn)行粗略的估計(jì)。

然而，現(xiàn)在，激光雷達(dá)技術(shù)正在徹底改變整個(gè)地球監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。LiDAR 是 Light Detection and Ranging 的縮寫(xiě)，它向地球表面發(fā)射激光，并計(jì)算傳感器與地球表面之間的距離，以構(gòu)建陸地的 3D 表示。

西利克等人。(2020)使用從他們的 LiDAR 飛機(jī)數(shù)據(jù)、Planet Dove 衛(wèi)星圖像中獲得的森林碳估算值，并結(jié)合其他輔助信息來(lái)創(chuàng)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型，然后將其用于量化秘魯存在的全部地上碳。

從他們的初步研究結(jié)果可以明顯看出，可以使用現(xiàn)代技術(shù)和計(jì)算能力準(zhǔn)確估計(jì)一個(gè)地區(qū)的地上碳。另一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)是，該研究表明，秘魯森林砍伐直接導(dǎo)致的碳排放量比之前使用過(guò)時(shí)方法估計(jì)的高出約 23%。

以前，激光雷達(dá)傳感器安裝在飛機(jī)上，計(jì)算是在飛行過(guò)程中進(jìn)行的，這個(gè)過(guò)程需要分配大量的金錢資源和時(shí)間。由于飛機(jī)的使用，可以使用該裝置研究的區(qū)域也受到限制。

現(xiàn)在，技術(shù)進(jìn)步已允許在 NASA 的全球生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)調(diào)查任務(wù) (GEDI)、ICE-SAT-2 和其他此類航天器上使用激光雷達(dá)。每年都會(huì)部署新的衛(wèi)星，其中許多衛(wèi)星專門用于檢測(cè)森林碳足跡和植物生命，確保這些以前昂貴且受區(qū)域限制的數(shù)據(jù)在全球范圍內(nèi)可用。這種從飛機(jī)到航天器的轉(zhuǎn)變作為激光雷達(dá)載體，真正迎來(lái)了地球觀測(cè)系統(tǒng)的黃金時(shí)代。

幾年前，科學(xué)家們終于能夠使用這項(xiàng)技術(shù)記錄全球碳排放、吸收和通量，這突顯了這些進(jìn)步正在加速的步伐。

未來(lái)會(huì)是什么樣子

星載 LiDAR 載體是否可用于監(jiān)測(cè)森林碳的問(wèn)題并不是純粹的技術(shù)問(wèn)題。許多專家認(rèn)為，這些用于正確評(píng)估全球森林碳水平和碳排放的技術(shù)的主流實(shí)施將受到政治而非科學(xué)的影響。

將這些技術(shù)推廣到國(guó)家舞臺(tái)可能會(huì)改變一個(gè)國(guó)家的進(jìn)程，甚至有助于確定對(duì)樹(shù)木的依賴的價(jià)值。