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科学家绘制全球森林高度地图 找回“失踪”的碳

囊括了大量卫星数据的全球森林高度图,是全球生物储量地图化的里程碑,科学家们试图通过此地图,查找生态系统中碳循环的来龙去脉,并在此基础上绘制所有地表生物储量地图,引导行政决策,改善气候模式,抵御全球自然灾害频发的现状。

  3sNews讯 结合美国宇航局的三颗卫星数据,科学家们绘制了首幅世界森林高地地图。通过此地图科学家们可以建立世界森林碳储量清单,从而了解碳通过生态系统循环快速回到大气中的过程。

  早先就有人做过关于区域性森林覆盖面的地图,但是新地图所使用的统一的方法横跨整个地球,这还是史无前例的。它充分利用了美国宇航局的Terra和Aqua卫星以及观测冰川、云层和陆地海拔的卫星,还有ICESat卫星等众多卫星收集到的数据。来自科罗拉多州立大学的遥感专家Michael Lefsky对这种地图进行了研究,结果将在下个月出版的地球物理研究快报上发表。

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  Lefsky所使用的最初数据是由ICESat卫星上一种激光响应式雷达收集所得。激光雷达可以捕获到在地面观测的森林垂直片反射的光脉冲信号,并记录从树冠反射回来的时间,以此来计算高度。由于激光雷达可以穿透树冠上层,所以它提供的是一个森林垂直结构的详细快照。Lefsky说:“激光雷达可以在几秒钟内捕获大量数据,如果是去实地收集这些数据的话,则需要几周或许更长的时间,这是激光雷达无与伦比的优势。”

  Lefsky用来制作这幅地图的数据,是超过2.5亿激光束花费七年之久的时间收集来的。由于每个激光脉冲只送回很小的一部分地表信息,所以激光雷达所提供的地球森林覆盖面积只有2.4个百分点是直接测量得来的。为了完成这幅地图,Lefsky参照了中分辨率成像光谱仪(MODIS)收集的数据,这是美国宇航局Terra和Aqua卫星使用的雷达数据信息工具。MODIS观测了地球表面的大部分,但是不提供垂直剖面。

  新地图显示了世界上最高的森林聚集在北美洲的西北部和东南亚的部分地区。较矮的森林则生长在加拿大的北部以及欧亚大陆之间的狭长地带。详细的说,温带针叶林中主要生长着诸如道格拉斯冷杉、铁杉、红杉等大量树种,其中红杉具有最高的檐蓬,能高耸在131英尺之上。相比之下,寒带森林则以云杉、冷杉和松树为主,落叶松一般只能长到66英尺的高度。而在热带雨林这种不被人为干扰的地区,橡树和山毛榉大部分可以达到82英尺,欧洲和美洲的温带阔叶林中桦树也大多可以长到这个高度。

  在地表森林的影响下,每年都会有20亿吨碳无故“失踪”。人类释放的碳大约有70亿吨之多,主要以二氧化碳的形势存在。其中,30亿吨最终存在于大气中,海洋储存了大概20亿吨,但另外的20亿吨碳到底去了哪里,目前还尚不清楚。科学家们试图通过测量树冠高度来攻破这一谜题,并初步怀疑是被森林吸收并通过光合作用转成了其他形式。

  这个新的森林高度图是迈向制造地面所有生物储量地图的第一步。Sassan Saatchi是来自加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室资深科学家,他结合森林高度的资料清单,已经着手开始了热带森林生物量地图的制作。全球生物储量将最终被用来改善气候模式,用于政府制定关于碳的管理规划。

  从美国宇航局的一项名为“变形”的卫星飞行任务来看,下一代的激光雷达装置所能描绘的森林和生物储量数据将变得相当详细,主要用于生态系统结构和冰川项目动态的研究。这颗卫星预计将在2017年后发射。(编译/耿咏梅)

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