نظارت بر ذخیره کربن و پوشش درختان با فناوری ماهواره‌ای
1
جنگل‌ها یکی از بزرگ‌ترین سپرهای طبیعی زمین در برابر تغییرات آب‌وهوایی هستند. آن‌ها دی‌اکسیدکربن را جذب می‌کنند، بارندگی را تنظیم می‌کنند و بخش عظیمی از تنوع زیستی سیاره ما را در خود جای داده‌اند.
با این حال، باوجود اهمیت بالای آن‌ها، بخش‌های وسیعی از جنگل‌های جهان همچنان ناشناخته و دشوار برای پایش باقی مانده‌اند و در برابر تغییرات طبیعی یا انسانی آسیب‌پذیر هستند.
پایش سنتی جنگل‌ها
تا پیش از این، نظارت بر جنگل‌ها عمدتاً به تیم‌های زمینی متکی بود که به‌صورت دستی درختان را اندازه‌گیری، تنوع زیستی را نقشه‌برداری و میزان کربن ذخیره‌شده در اکوسیستم‌های مختلف را برآورد می‌کردند. این اقدامات با وجود اهمیت بالا، بسیار کند، پرزحمت و معمولاً محدود به مناطق قابل دسترسی یا بودجه‌های موجود بودند.
آغاز عصر فضایی جنگل‌ها
امروزه تحولی چشمگیر در حال وقوع است. ابزارهای علم فضایی مدرن بیش از هر زمان دیگری به سوی جنگل‌های زمین معطوف شده‌اند. این آغاز آن چیزی است که دانشمندان آن را «عصر فضایی جنگل‌ها» می‌نامند؛ تلاشی جسورانه و جهانی برای درک بهتر جنگل‌ها از فراز آسمان.
ماموریت بیومس (Biomass) اروپا
در تاریخ ۲۹ آوریل، آژانس فضایی اروپا (ESA) ماموریت بیومس را به فضا پرتاب خواهد کرد. این ماهواره اولین رادار باند P را حمل خواهد کرد که توانایی دیدن از میان پوشش‌های متراکم درختان را دارد. انتظار می‌رود این فناوری شیوه برآورد ساختار جنگل‌ها و ذخیره کربن را متحول کند.
رادار باند P به دلیل توانایی در شناسایی بخش‌هایی از جنگل که سایر حسگرها از دست می‌دهند، بسیار متمایز است. این فناوری نه تنها پوشش برگ‌ها، بلکه اطلاعات دقیقی از تنه‌ها، ساقه‌ها و شاخه‌ها ـ یعنی بخش‌هایی که درختان عمده کربن را در آن‌ها ذخیره می‌کنند ـ ثبت می‌کند.
پیوستن ماموریت‌های دیگر
بیومس به‌زودی تنها نخواهد بود. ماموریت NISAR، پروژه‌ای مشترک میان آمریکا و هند، با استفاده از رادار باند L به آن خواهد پیوست. این داده‌ها مکمل اطلاعات بیومس خواهند بود.
ترکیب این ماموریت‌ها، تصویری چندلایه از جنگل‌ها ارائه می‌دهد. افزون بر این، ماموریت GEDI ناسا در ایستگاه فضایی بین‌المللی، رادار باند C ماهواره Sentinel-1 از پروژه کوپرنیکوس و ماموریت‌های آتی، مجموعه‌ای نیرومند برای پایش جنگل‌ها از مدار فراهم کرده‌اند.
تحولی در نظارت بر سلامت جنگل‌ها
هیچگاه تاکنون این حجم از ابزارهای نظارتی به طور همزمان بر جنگل‌های زمین متمرکز نبوده‌اند. ماهواره‌ها تنها تصاویر لحظه‌ای ثبت نمی‌کنند، بلکه پایشی منظم، در مقیاس جهانی و در بازه‌های زمانی طولانی فراهم می‌آورند که امکان تشخیص الگوها و روندهای تغییر سلامت، کاهش یا رشد جنگل‌ها را می‌دهد.
پروژه تغییرات اقلیمی ESA
پروژه بیومس در چارچوب ابتکار تغییرات اقلیمی آژانس فضایی اروپا از این داده‌ها برای تحلیل تغییرات بلندمدت جنگل‌ها بهره می‌برد.
با ادغام داده‌های ماهواره‌ای قدیمی و جدید، این پروژه نمای روشنی از تغییرات زیست‌توده در سال‌های مختلف ارائه می‌کند. این رویکرد زمانی، تغییرات پویایی جنگل‌ها را آشکار ساخته و ورودی‌های حیاتی برای مدل‌های اقلیمی فراهم می‌آورد.
همکاری داده‌های فضایی و اقلیمی
ترکیب داده‌های ماهواره‌ای با پیش‌بینی‌های اقلیمی جهانی، پیش‌بینی دقیق‌تری از واکنش جنگل‌ها به تغییرات دما، خشکسالی یا فشارهای انسانی امکان‌پذیر می‌کند. مقیاس و عمق داده‌های امروز، زمانی غیرقابل تصور بود. با این حال، فناوری فضایی به‌تنهایی قادر به ارائه تصویر کامل نیست.
محدودیت‌های داده‌های ماهواره‌ای
ماهواره‌ها با وجود گستردگی و دقت بالا، نمی‌توانند همه چیز را اندازه‌گیری کنند. آن‌ها نمی‌توانند به‌طور مستقیم زیست‌توده را بسنجند یا گونه‌های گیاهی را تشخیص دهند. برای نمونه، جنگل‌های گرمسیری دارای تنوع زیستی حیرت‌انگیزی هستند که باعث می‌شود بدون داده‌های میدانی، طبقه‌بندی انواع جنگل یا گونه‌ها بسیار دشوار باشد.
به گفته پروفسور الیور فیلیپس از دانشگاه لیدز:
«حتی پیشرفته‌ترین ماهواره نمی‌تواند بین درخت ماهون و درخت فندق برزیلی تمایز قائل شود بدون اینکه داده‌های زمینی کمکش کنند و این در حالی است که تنها در آمازون بیش از ده هزار گونه درختی وجود دارد.»
نقش حیاتی دانشمندان میدانی
بوم‌شناسان جنگل و گیاه‌شناسان با کار در جنگل‌های انبوه، باتلاق‌ها و ارتفاعات صعب‌العبور، اطلاعاتی چون ارتفاع، قطر، نوع گونه و چگالی کربن درختان را ثبت می‌کنند؛ آن هم در شرایطی گاه خطرناک و پیش‌بینی‌ناپذیر.
اعتبارسنجی میدانی
برای اطمینان از صحت داده‌های ماهواره‌ای، دانشمندان آن‌ها را با اندازه‌گیری‌های مستقیم زمینی مقایسه می‌کنند. این فرآیند، که «اعتبارسنجی میدانی» نام دارد، به ویژه در جنگل‌های گرمسیری که تنوع گونه‌ای بالا و ساختار پوشش متنوع است، اهمیت ویژه‌ای دارد.
اهمیت مطالعات بلندمدت
مطالعات میدانی طولانی‌مدت همچنان نقشی اساسی ایفا می‌کنند. این تحقیقات نه تنها دقت داده‌ها را تضمین می‌کنند، بلکه الگوهای منطقه‌ای را شناسایی کرده و ابزارهای ماهواره‌ای را کالیبره می‌کنند. تغییرات جنگل‌ها معمولاً آهسته و نامحسوس اتفاق می‌افتد و تنها با اندازه‌گیری‌های مکرر می‌توان آن‌ها را شناسایی کرد.
ایجاد همکاری‌های جهانی
برای تقویت این همکاری‌ها و حمایت از دانش تخصصی محلی، پروژه‌ای جهانی به نام GEO-TREES راه‌اندازی شده است. هدف این ابتکار، اتصال متخصصان سنجش از دور با محققان میدانی و ترویج همکاری‌های متوازن جهانی است.
به گفته کلاوس شیپال، مدیر ماموریت بیومس:
«هدف GEO-TREES ایجاد یک سازوکار پایدار برای تأمین مالی بوم‌شناسان و کارشناسان جنگلی است تا اندازه‌گیری‌های دقیق درخت‌به‌درخت را که برای اعتبارسنجی داده‌های ماهواره‌ای ضروری است، انجام دهند.»
سرمایه‌گذاری بر نیروی انسانی
GEO-TREES پروتکل‌های دقیق اعتبارسنجی میدانی را اجرا کرده و برای سرمایه‌گذاری بیشتر روی نیروهای فعال در مناطق جنوب جهانی ـ جایی که بخش اعظم تنوع زیستی زمین وجود دارد ـ تلاش می‌کند.
تأمین مالی فعالیت‌های میدانی
این پروژه اکنون در تلاش است تا مسیرهای رسمی تأمین مالی برای پژوهش‌های میدانی ایجاد کند و اطمینان حاصل کند که دانشمندان جنگلی از منابع، آموزش و قدردانی کافی برای انجام کارهای دقیق برخوردار هستند.
ارزش کار میدانی
اندازه‌گیری درختان، پیاده‌روی در جنگل‌های سیلابی و صعود به درختان مرتفع، کار آسانی نیست. با این وجود، بدون این تلاش‌ها، ماموریت‌های ماهواره‌ای فاقد نقاط مرجع معتبر خواهند بود.
کلاوس شیپال می‌گوید:
«ماهواره‌هایی مانند بیومس ما اطلاعات ارزشمندی برای درک تغییرات جهان فراهم می‌کنند، اما نباید کسانی را که با زحمت زیاد داده‌های میدانی را جمع‌آوری می‌کنند، فراموش کنیم.»
اعتماد متقابل
این اعتماد میان مشاهده‌های فضایی و داده‌های زمینی، همان چیزی است که قدرت نظارت جهانی بر جنگل‌ها را شکل می‌دهد. هر دو عنصر ضروری هستند و اکنون بیش از هر زمان دیگری به هم پیوسته‌اند.
ارزش تیم‌های میدانی
سیمونتا چلی، مدیر برنامه‌های مشاهده زمین در ESA، می‌گوید:
«تیم‌های میدانی که داده‌های حیاتی را جمع‌آوری می‌کنند، نقش کلیدی در موفقیت ماموریت‌های ما دارند. تلاش‌های آن‌ها کمک می‌کند تا ماموریت‌های Earth Explorer ما به دستاوردهای علمی برجسته‌ای برسند.»
اهمیت همگرایی آسمان و زمین
با افزایش فشارهای زیست‌محیطی، جنگل‌ها همچنان نقشی حیاتی در تنظیم اقلیم و حفظ حیات ایفا می‌کنند. با ترکیب فناوری فضایی و دانش و تلاش‌های میدانی، ما وارد مرحله‌ای جدید از مراقبت سیاره‌ای شده‌ایم.
عصر فضایی جنگل‌ها فراتر از یک دستاورد فناورانه است؛ این یک همکاری جهانی میان آسمان و خاک برای درک و حفاظت از جنگل‌هایی است که حیات ما به آن‌ها وابسته است.
