برآورد ذخیره کربن جنگل‌ها با استفاده از فناوری سنجش از دور ماهواره‌‌‌ای

به گزارش گروه اجتماعی خبرگزاری تسنیم ؛ اکوسیستم‌های جنگلی خدمات مختلفی مانند تامین چوب، تنظیم آب و هوا براساس تغذیه سفره‌های زیرزمینی و تبادل گازهای گلخانه‌ای و اصلاح خاک ارائه می‌دهند که برای سلامتی و امرار معاش انسان حیاتی است و به طور خاص ذخیره کربن در درختان و خاک بسیار مهم است به طوری که جنگل‌ها یکی از مهم‌ترین عناصر چرخه کربن جهانی محسوب می‌شود. جنگل‌زدایی بعد از سوخت‌های فسیلی در جو به عنوان دومین منبع افزایش غلظت شناخته شده است، از طرفی CO2 ترسیب کربن در جنگل‌ها یک گزینه مقرون به صرفه برای کاهش تغییرات اقلیمی جهانی است.

فعالیت‌های بشر موجب تغییرات فیزیکی و شیمیایی آب و هوا در سطح زمین شده و این تغییرات ممکن است به شیوه‌های پیچیده بر بهره‌وری و ذخیره‌سازی کربن در اکوسیستم‌های جنگلی تاثیر نامطلوب داشته باشد. جلوگیری از تغییر کاربری جنگل‌ها و فعالیت‌های جنگل‌داری به عنوان بخشی از استراتژی کاهش گازهای گلخانه‌ای محسوب می‌شود. به همین منظور طرح‌های ملی و بین‌المللی زیادی مانند REDD + (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation) به کاهش انتشار کربن در اثر جنگل‌زدایی و تخریب جنگل در دنیا اختصاص یافته است.

برای دستیابی به این هدف، انتشار کربن هر کشور ناشی از جنگل‌زدایی و تخریب جنگل‌ها باید به مرور زمان اندازه‌گیری و ردیابی شود. در چنین مقیاس‌های جغرافیایی بزرگ، ابزاری دقیق، مقرون به صرفه و با وضوح بالا برای نظارت بر تغییرات در سهام کربن روزمینی مورد نیاز است. تصاویر ماهواره‌ای ابزاری بسیار مناسب جهت تخمین میزان ذخیره کربن در مقیاس‌های بزرگ هستند. از آنجایی که ذخیره کربن با خصوصیات ساختاری درخت (قطر، ارتفاع و تراکم چوب) در ارتباط است، از طریق معادلات آلومتریک که با استفاده از آماره‌های جنگل توسعه داده می‌شود، می‌توان بیوماس و در نتیجه ذخیره کربن را تخمین زد اما این روش‌ها تنها می‌تواند برای مقیاس محلی مورد استفاده قرار گیرند، بنابراین برای پایش کربن در سطوح وسیع، تصاویر ماهواره‌ای ابزاری بسیار مناسب است. میزان ذخیره کربن رابطه مستقیم با میزان بیوماس گیاهی داشته و بنابراین میزان ذخیره کربن بعد از محاسبه بیوماس جنگل به دست می‌آید.

برای دستیابی به میزان انتشار کربن در هر کشور که ناشی از جنگل‌زدایی و تخریب جنگل‌ها است، باید به صورت دوره‌ای کربن ذخیره شده و منتشر شده از پوشش‌های گیاهی بزرگ مانند جنگل‌ها اندازه‌گیری و ردیابی شوند. جهت اندازه‌گیری و مطالعه و همچنین نظارت بر تغییرات در سهام کربن روزمینی در چنین مقیاس‌های جغرافیایی بزرگی، ابزارهای دقیق، مقرون به صرفه و با وضوح بالا مورد نیاز است. تصاویر ماهواره‌ای ابزاری بسیار مناسب جهت تخمین میزان ذخیره کربن در مقیاس‌های بزرگ است؛ بنابراین ضرورت دارد که از ظرفیت خوب داده‌های ماهواره‌ای در این زمینه استفاده شده و مطالعات کربن در سطوح ملی در کشور را با تصاویر ماهواره‌ای انجام داد.

1. استفاده از سنجش از دور جهت تخمین میزان کربن ذخیره شده در جنگل‌های ایران
2. توسعه مدل‌های مناسب جهت برآورد کربن ذخیره شده در جنگل‌های ایران
3. بهره‌گیری از میزان کربن ذخیره شده و همچنین منتشر شده در مدیریت مسائل زیست محیطی در ایران

جهت محاسبه ذخیره کربن ابتدا میزان بیوماس تخمین زده می‌شود و این کار اغلب به کمک مدل‌سازی انجام می‌شود یعنی ابتدا در محل مورد نظر با کار میدانی نمونه‌گیری انجام می‌شود و پس از آن به کمک تعدادی از نمونه‌ها که به آنها نمونه‌های آموزشی گفته می‌شود، مدل‌سازی انجام می‌شود. پس از توسعه مدل، ابتدا مدل اعتبارسنجی شده و سپس با کمک مدل میزان کربن ذخیره شده برای کل منطقه تخمین زده می‌شود. برای مدل‌سازی اغلب از باند‌هایی استفاده می‌شود که پوشش گیاهی بازتاب بیشتری داشته باشد. از این رو در اکثر مواقع از شاخص‌های مناسب گیاهی مانند NDVI استفاده خواهد شد.

همچنین جهت مطالعه ذخیره کربن اغلب از نرم‌افزارهای سنجش از دوری استفاده می‌شود زیرا در این مطالعات لازم است که تصاویر ماهواره‌ای پردازش شوند بنابراین می‌توان از نرم‌افزارهای معروف سنجش از دوری مانند Envi ،Pci Geomatica ،Erdas و ... استفاده کرد. در اکثر مطالعات لازم است که شاخص‌های پوشش گیاهی جهت مطالعه ذخیره کربن محاسبه شوند که به راحتی این شاخص‌ها با قابلیت فرمول‌نویسی نرم‌افزارهای سنجش از دوری محاسبه می‌شوند.

اغلب از الگوریتم‌های آماری نرم‌افزارهای سنجش از دوری برای برآورد بیوماس و ذخیره کربن استفاده می‌شود. در ضمن بسیاری از کاربران برای انجام فرایند محاسبه ذخیره کربن از کدنویسی در نرم‌افزارهای مناسب مانند متلب استفاده می‌کنند، برای مثال در شکل 1، روش محاسبه زیتوده جنگل نمایش داده شده است. پس از محاسبه بیوماس (زیتوده) به راحتی میزان کربن ذخیره شده تخمین زده می‌شود. در تحقیقات مختلف 50 درصد از وزن زیتوده خشک به عنوان میزان ذخیره کربن مورد استناد قرار می‌گیرد؛ یعنی بعد از محاسبه بیوماس (تن در هکتار) 50 درصد از آن به عنوان ذخیره کربن (تن در هکتار) در نظر گرفته می‌شود.

 شکل 1: فلوچات محاسبه بیوماس جنگل با استفاده از ترکیب داده‌های اپتیکی و لیدار که بعد از محاسبه تبدیل به میزان کربن ذخیره شده می‌شود. بعد از محاسبه بیوماس (تن در هکتار) 50 درصد از آن به عنوان ذخیره کربن (تن در هکتار) در نظر گرفته می‌شود. 

تصاویر ماهواره‌ای مختلفی مانند اپتیکی، رادار و لیدار در مطالعات بیوماس و ذخیره کربن استفاده می‌شوند که جهت استفاده از آنها با توجه به ماهیت تصاویر و همچنین نحوه بازتاب پوشش گیاهی در هر کدام از این تصاویر، روش‌های مختلفی استفاده می‌شوند.

برخی از مهم‌ترین دستاوردها و خروجی های این خدمت عبارتند از:

1.  تهیه نقشه میزان کربن ذخیره شده در جنگل‌های ایران
2.  توسعه مدل‌های مناسب جهت تخمین کربن ذخیره شده در جنگل‌ها
3.  مدیریت بهینه جنگل و مسائل زیست محیطی کشور

بهره‌برداران و ذینفعان

1.  وزارت جهاد کشاورزی
2. سازمان جنگل‌ها، مراتع و آبخیزداری کشور
3.  سازمان حفاظت محیط زیست

نمونه محصول

شکل شماره 2 میزان ذخیره کربن در اکوسیستم‌های جنگلی در بخشی از کشور چین را نمایش می‌دهد که با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و داده‌های کمکی به دست آمده است. میزان ذخیره کربن معمولاً در هکتار به دست می‌آید و آگاهی از میزان آن علاوه بر مطالعات جنگل در سایر بخش‌ها مانند محیط زیست کاربرد دارد. میزان بالای ذخیره کربن نشان از شادابی بیشتر توده‌های جنگلی دارد.

شکل 2: نقشه میزان ذخیره کربن در اکوسیستم‌های جنگلی (در بخشی از جنگل‌های کشور چین) که با داده‌های ماهواره SPOT و داده‌های کمکی به دست آمده است.

انتهای پیام/