Nowa mapa pokazuje wysokość lasów na Ziemi, od krótkich sadzonek po belki o wysokości ponad 50 metrów, na całej powierzchni lądu.
Co jakiś czas nowa mapa zmienia sposób, w jaki postrzegamy naszą planetę. To jedna z tych map.
Powyższa mapa pokazuje wysokość lasów na Ziemi, od krótkich sadzonek po belki o wysokości ponad 50 metrów. Ujawnia pewne wzorce, których można się spodziewać, takie jak wyższe lasy otaczające równik w Amazonii, środkowej Afryce i Indonezji. Ale wysokie drzewa pojawiają się również poza tropikami. Na przykład gigantyczne sekwoje w Kalifornii mogą wzrosnąć do prawie 80 metrów (260 stóp) wysokości; Sosny z Bhutanu we wschodnich Himalajach osiągają podobną wysokość, przekraczającą skalę tej mapy.
Ale te zdumiewająco wysokie drzewa stanowią mniejszość. Według zespołu badawczego kierowanego przez Nico Langa z EcoVision Lab w ETH Zürich, tylko 5 procent powierzchni lądowej Ziemi w 2020 roku było pokryte drzewami o wysokości ponad 30 metrów.
Lang wraz z kolegami Konradem Schindlerem i Janem Wegnerem stworzyli mapę, łącząc dane lidarowe z misji NASA Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) z obrazami optycznymi z satelitów Sentinel-2 Europejskiej Agencji Kosmicznej. Profile lidar firmy GEDI podają szczegółowe wysokości zadaszenia, ale profile obejmują ograniczone obszary; Dane optyczne Sentinel-2 mają duży zasięg, ale nie są przeznaczone do pomiaru wysokości czaszy. Naukowcy wykorzystali dane GEDI do wytrenowania modelu głębokiego uczenia się, zdolnego do szacowania wysokości korony na podstawie zdjęć Sentinel-2 z dowolnego miejsca na Ziemi.
Na bardzo podstawowym poziomie działa to tak: komputer bada miliony przykładów wzorców jasności zawartych w pikselach obrazów optycznych Sentinel-2. Algorytmowi następnie podawana jest wysokość drzewa w centralnym pikselu każdego przykładowego regionu, dokładnie zmierzona przez lidar GEDI. Algorytm pobiera te informacje i sam się uczy, ucząc się, które wysokości czaszy są powiązane z określonymi wzorami tekstury i widma na obrazach. Po przeszkoleniu model opiera się tylko na obrazach optycznych, aby oszacować wysokość czaszy.
„Skupiliśmy się w tej pracy dwojako: po pierwsze, chcieliśmy zmniejszyć błąd związany z wysokimi baldachimami, ponieważ zazwyczaj przechowują one duże ilości biomasy i węgla” – powiedział Lang, naukowiec zajmujący się teledetekcją, który opracował to podejście. „Po drugie, nasze podejście integruje probabilistyczne techniki głębokiego uczenia się, aby oszacować niepewność oszacowania każdego piksela. Jest to ważny aspekt informowania dalszych użytkowników o oczekiwanych błędach na mapie”.
Naukowcy wcześniej mapowali wysokość koron drzew na planecie, ale obecne technologie i nowatorskie podejście pozwoliły Langowi i współpracownikom uzyskać więcej szczegółów. Długość każdego piksela na tych mapach wynosi 10 metrów na ziemi — wystarczająco szczegółowe, aby pokazać kilka interesujących wzorów w skali lokalnej.
Szczegółowa mapa powyżej pokazuje wysokość baldachimów w pobliżu Eugene w stanie Oregon. Zwróć uwagę na wzór szachownicy w całym krajobrazie, który odzwierciedla decyzje dotyczące zarządzania gruntami podjęte w połowie XIX wieku, kiedy Oregon and California Railroad otrzymały działki gruntu o powierzchni mil kwadratowych wzdłuż linii kolejowej między Portland a Kalifornią. Obecnie kontrolowane przez Biuro Gospodarki Gruntami Stanów Zjednoczonych, działki te pozostają w większości zalesione, podczas gdy prywatne działki pomiędzy nimi są zwykle pozyskiwane w celu pozyskania drewna. Nawet wśród zalesionych działek niektóre drzewa są nieco wyższe od innych.
Szczegółowe widoki pokazują również, że wyższe wysokości baldachimów często występują w granicach obszarów chronionych. Na przykład ta mapa pokazuje stosunkowo wyższe drzewa lasu Nyungwe w Rwandzie. Ogłoszony rezerwatem leśnym w 1903 roku, wycinka została ograniczona, ale prawo nie było konsekwentnie egzekwowane. W 2005 roku las został ogłoszony parkiem narodowym. Od tego czasu różne projekty mają na celu lepszą ochronę drzew oraz rozwój ekoturystyki i edukacji na temat bioróżnorodności w parku.
Nie wszystkie wysokie drzewa mają taki poziom ochrony. Analizując mapę globalną, Lang i współpracownicy odkryli, że tylko 34 procent wysokich koron planety (powyżej 30 metrów) znajduje się w obszarach chronionych.
Mapy takie jak te mogą przyczynić się do przyszłych badań nad ekosystemami leśnymi i być może dostarczyły informacji dla gospodarki leśnej. Na przykład badania wykazały, że sowy plamiste w Kalifornii preferują wysokie drzewa, w przeciwieństwie do krótszych, gęstszych drzewostanów. Mapy mogą również pomóc w badaniach klimatu, biorąc pod uwagę, że wysokie drzewa gromadzą duże ilości węgla nad ziemią w swoich pniach i gałęziach.
„Mamy nadzieję, że ta praca posunie naprzód przyszłe badania w zakresie modelowania klimatu, węgla i bioróżnorodności” – powiedział Lang. „Mamy również nadzieję, że nasza ogólnodostępna mapa może wesprzeć pracę ekologów”.
Zdjęcia z Obserwatorium Ziemi NASA wykonane przez Joshuę Stevensa, z wykorzystaniem danych udostępnionych dzięki uprzejmości Langa, N. i in. (2022). Opowieść Kathryn Hansen.
Zobacz również nasze szczegółowe prognozy:
