산림은 지구의 기후를 안정화시키는 데 핵심입니다. 그들은 토지에 거의 절반의 탄소를 보유하고 있으며 인간 탄소 배출량의 3 분의 1을 상쇄합니다. 나무는 지구 표면의 40 억 헥타르를 덮고 있지만, 우리는 다음 세기에 걸쳐 보존하고 관리하는 능력이 제한되어 있습니다.
최근 연구에서“비파괴 바이오 매스 동종 측정법 개발을위한 지상 레이저 스캔 평가”에서 저널 Forest Ecology and Management 에 출판되었습니다. , 우리는 산림에 저장된 탄소의 전 세계 추정치를 개선 할 수있는 세부적인 세부적인 산림을 측정하는 새로운 비파괴적인 방법을 제시합니다.
탄소의 무게의 무게
나무 무게는 보유한 탄소의 양에 직접 비례합니다. 나무의 건조 질량 또는 바이오 매스의 약 절반은 탄소이므로 정확한 나무 무게는 산림 탄소를 추정하는 데 중요합니다. 본질적으로, 트리의 탄소가 얼마나 많은 탄소를 유지하는지 측정하는 가장 간단한 방법은 규모에 맞추는 것입니다.
문제는 나무의 무게가 비싸고 복잡하며 비생산적이라는 것입니다. 수백만 달러가 수백 개의 나무에서 수십에 불과한 무게를 줄이고 수백 달러를 줄이고 있으므로 몇 가지 측정 값을 최대한 활용하고 가능한 한 나무 절단을 피하는 것이 중요합니다.
.간접 탄소 추정치가 잘못 될 수 있습니다
트리 중량 (및 탄소)을 자르지 않고 추정하는 표준 접근법은 나무 트렁크의 직경과 그 나무의 탄소 사이의 간단한 관계를 개발하는 것입니다. 다양한 나무 크기에 걸쳐 관계가 나오기 시작합니다. 더 큰 나무는 탄소가 더 많습니다. 관계 또는 allometry 전 세계적으로 수백만 개의 나무 직경 측정. 그러나 트리 allometry가 무너지고 나무에 담긴 실제 탄소를 대표하지 않으면 어떻게됩니까?
Allometry는 여러 가지 이유로 대표성이 높을 수 있지만 주요 문제는 가장 큰 나무에 대한 충분한 측정을하지 못하는 것으로 나타납니다. 우리는 숲, 특히 큰 나무가있는 숲을 보존해야하지만 이는 지구상에서 가장 중요한 나무에 대한 탄소 추정치를 전술하는 것을 의미합니다. 가장 큰 나무에서 보유 된 탄소를 평가하지 않으면 지구상에서 가장 오래되고 가장 높은 숲에 저장된 탄소를 정확하게 결정할 수 없습니다.
.레이저는 산림 탄소를 추정하는 데 도움이됩니다
이러한 문제는 다른 나무를 자르지 않고 나무의 무게를 효율적으로 추정하는 방법으로 해결 될 수 있습니다. 새로운 기술이 핵심 일 수 있습니다 : 지상 레이저 스캐닝 .
지구 레이저 스캐너는 수백만 개의 레이저 펄스로 숲을 밝히는 악기로서 복잡한 산림 환경의 분기 아키텍처의 밀리미터 수준의 상세한 재구성을 허용합니다. 걸어 가서 멋진 세부 사항을 탐험 할 수있는 3 차원 숲을 상상해보십시오. 우리는 나무의 양을 추정하고 목재 밀도로 나무 무게를 검색하기 위해 나무의 3D 모델을 만듭니다. 우리는 이제 레이저가있는 웨이트 트리를 정확하게하고 전 세계 산림 탄소에 대한 기존 평가를 개선 할 수 있습니다.
산림 탄소 추정치가 잘못 될 수 있습니다. 왜 그리고 무엇을 할 수 있습니까?
우리는이 새로운 방법을 사용하여 두 가지 주요 질문을했습니다. 현재 트리 allometry는 정확하고 그렇지 않은 경우 지상 레이저 스캐닝을 통해 어떻게 개선 할 수 있습니까?
미국의 숲은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 많은 탄소를 가질 수 있습니다. 우리의 새로운 방법은 전통적인 접근법보다 나무에서 25% 더 많은 탄소를 발견했습니다. 좋은 소식은 우리가 기후 변화와 싸우기위한 숲을 보존 할 인센티브가 훨씬 더 큰 것입니다. 반대로, 우리의 연구 결과는 산림이 우리가 이전에 이해했던 것보다 훨씬 더 많은 탄소를 방출 할 수 있다고 제안합니다. 본질적으로, 숲에서 얻은 탄소는 우리가 예상했던 것보다 훨씬 큽니다.
또한 가장 정확한 산림 탄소 평가를 위해 고품질의 동종 관계를 만드는 이유를 알아야했습니다. 요컨대, 우리는 편견이없는 동종 측정법을 가질 수있는 모든 나무 크기에 걸쳐 더 많은 무게가 분명해 졌다는 것을 알았습니다. 나무 샘플이 충분하지 않거나 큰 나무를 포함하지 않으면 어떻게됩니까? 탄소 추정치는 편향되어 종종 과소 평가됩니다. 우리는 이제 이상적인 동종 측정법을 만들기위한 최소 요구 사항과 기존 방정식이 바이어스되는 이유를 알고 있습니다. 하지만 왜 거기서 멈추나요? 이 새로운 나무를 측정하는 방법을 사용하면 수천 개의 샘플을 쉽게 수집하여 궁극적으로 산림 탄소의 정확한 추정치를 위해 최상의 동종 측정을 제공 할 수 있습니다.
.지상에서 NASA의 GEDI 개선
이 연구는 NASA의 GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation) 미션 (2018 년 11 월 출시 예정)과 직접 연결되어 있으며 수십억의 레이저 펄스로 지구의 숲을 측정 할 예정입니다. 이러한 최첨단 지상 레이저 스캐닝 접근법을 지상에서 GEDI의 우주 산림 구조 측정과 결합함으로써, 우리는 글로벌 산림 탄소의 가장 상세하고 정확한 맵을 만들 것입니다. 우리는 저널 ieee jstars 에서“지상 리다와 SAR 임무에 대한 시사점 :미래의 LIDAR 및 SAR 임무에 대한 시사점”이라는 제목의 최근 연구에서 우리의 연구에서 예상 결과를 자세히 설명합니다. .
이러한 결과는 최근 저널 산림 생태학 및 관리에 발표 된 비파괴 바이오 매스 동종 측정을위한 지상 레이저 스캐닝 평가라는 제목의 기사에 설명되어 있습니다. 이 작업은 Atticus E.L.에 의해 수행되었습니다. 버지니아 대학교와 스미소니언 보존 생물학 연구소, 스미소니언 보존 생물학 연구소 (Smithsonian Conservation Biology Institute)와 스미소니언 열대 연구소 (Smithsonian Tropical Research Institute), 버지니아 대학교 (University of Virginia)의 허먼 H. 슈가트 (Herman H. Shugart)
지상 레이저 스캐닝으로 만든 가상 숲을 통과합니다
https://youtu.be/tcnycpk267a
https://youtu.be/xrtfy3q2d3o
관련 작업 :
- Stovall, A.E.L., Anderson-Teixeira, K.J., Shugart, H.H., 2018b. 비파괴 바이오 매스 동종 측정을위한 지상 레이저 스캐닝 평가. 산림 생태 및 관리 427, 217–229. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.06.004
- Stovall, A.E.L., Shugart, H.H., 2018. 지상 LIDAR 로의 바이오 매스 교정 및 검증 향상 :미래의 LIDAR 및 SAR 임무에 대한 영향. 응용 지구 관측 및 원격 감지 사전 인쇄에서 선택된 주제의 IEEE 저널, 1–11. https://doi.org/10.1109/jstars.2018.2803110
- Stovall, A.E.L., Anderson-Teixeira, K.J., Shugart, H.H., 2018a. 버지니아의 10 개의 나무 종에 대한 지상파 리다-유래 비파괴 우디 바이오 매스 추정치. 간단히 데이터. https://doi.org/10.1016/j.dib.2018.06.046
- Stovall, A.E.L., Vorster, A.G., Anderson, R.S., Evangelista, P.H., Shugart, H.H., 2017. 지구상을 사용한 침엽수 나무의 비파괴적인 지상 바이오 매스 추정. 환경의 원격 감지 200, 31–42. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.08.013
