Informationen wie die Höhe der Baumkronen können bei der Beurteilung des Zustands eines Waldes hilfreich sein, doch aktuelle Messmethoden sind für große geografische Regionen nicht immer praktikabel oder an unterschiedliche Waldtypen anpassbar. Eine Überwachung aus dem Weltraum kann eine Lösung sein.
Wälder sind mehr als nur ein Ort der Stille und des Rückzugs: Bäume nehmen Kohlendioxid (ein wichtiges Treibhausgas) auf und absorbieren es – ein Vorgang, der auch als Kohlenstoffbindung bezeichnet wird. Sie spielen eine wesentliche Rolle bei der Wasserregulierung und der Bereitstellung von Lebensraum und sind die Stütze eines Großteils der weltweiten terrestrischen Artenvielfalt.
Die Quantifizierung von Waldstrukturparametern wie Kronenhöhe, Kronenbedeckung und Baumdichte ist für das Verständnis der Funktionen des Waldökosystems von entscheidender Bedeutung. Diese zu messen kann jedoch schwierig sein. Anstatt sich auf luftgestützte Laserscanning-Messungen (ALS) zu verlassen, die begrenzt und teuer sein können, suchen Forscher nach einer zugänglicheren Möglichkeit, Waldmessungen durchzuführen, die so genau und präzise sind wie die derzeit weit verbreitete Methode.
Lidar (oder LiDAR: Light Detection and Ranging) ist eine aktive Fernerkundungstechnologie, mit der dreidimensionale Informationen über die Erdoberfläche erfasst werden können. Fernerkundung selbst bezeichnet das Scannen und Überwachen der physikalischen Eigenschaften der Erde mithilfe von Satelliten oder hochfliegenden Flugzeugen.
Luftgestütztes Lidar ist eines der genauesten Werkzeuge zur Messung der Kronenhöhe, weist jedoch Schwächen in Bezug auf räumliche Abdeckung und Erschwinglichkeit auf. Ein geeigneter Ersatz wäre ähnlich genau wie luftgestütztes Lidar und flexibler bei der Messung der Kronenhöhe über verschiedene Waldtypen, Höhenlagen, Topografien und Kronenbedeckungen hinweg. Der vorgeschlagene Ersatz: weltraumgestütztes Lidar.
Für die Studie wurde der Weltraumsatellit ICESat-2 verwendet, der ein weitaus größeres Potenzial für die Schätzung der Kronenhöhe in größerem Maßstab bietet. Dadurch wird der Bedarf an weniger anpassungsfähiger und teurer Technologie reduziert und gleichzeitig ein besserer Zugang zu Informationen über die Waldstruktur ermöglicht.
Die Ergebnisse waren veröffentlicht In Zeitschrift für Fernerkundung am 5. Juli.
ICESat-2 verwendet einen modernen Laser, um die Erdoberfläche zu kartieren und dabei auch Höhen- und Vegetationshöhen zu messen. Die von ICESat-2 bei Nacht mit starkem Strahl gemessenen Kronenhöhen stimmen am ehesten mit luftgestützten Lidar-Daten überein. ICESat-2 scheint bei der Analyse immergrüner Wälder mit dichter Kronenbedeckung einen hohen Grad an Genauigkeit zu erreichen.
„Der Satellit ICESat-2 hat sich als zuverlässiges und effektives Instrument zur Messung der Kronenhöhe auf globaler Ebene erwiesen, doch für eine großflächige Schätzung der Kronenhöhe ist eine sorgfältige Auswahl und Kalibrierung des ICESat-2-Datensatzes erforderlich“, sagte Nitant Rai, ein ehemaliger Doktorand der Mississippi State University und Hauptautor der Studie.
Durch die Weiterentwicklung von ICESat-2 und die Kombination mit anderen hochauflösenden Fernerkundungsmethoden hoffen die Forscher, eine flächendeckende Schätzung der Kronenbedeckung und der Struktur des Waldes zu erreichen und zu überwachen, wie sich diese Struktur im Laufe der Zeit verändern könnte. ICESat-2 sieht bereits jetzt vielversprechend aus, wenn es darum geht, die Erholung der Wälder zu überwachen und Abweichungen zu erkennen, die in Zukunft zu Problemen mit der Waldgesundheit führen könnten.
„Diese Studie zeigt auch, wie wichtig die Integration unterschiedlicher Datenquellen für die Überwachung der Waldstruktur ist, und unterstreicht die Anwendbarkeit von ICESat-2 für das Verständnis der Waldstruktur auf globaler Ebene“, sagte Qin Ma, Professor an der Nanjing Normal University und korrespondierender Autor der Studie.
Informationen dieser Art können ein wesentlicher Bestandteil der Waldüberwachung sein, da sie unter anderem dabei helfen können, Veränderungen in der Menge an Kohlenstoff zu erkennen, die in Wäldern gespeichert wird, und gleichzeitig weltweit einen größeren Zugriff ermöglichen. Durch eine verstärkte Überwachung können Bedrohungen für Wälder oder abgeholzte Gebiete umgehend angegangen werden. Letztlich kann eine verbesserte Waldüberwachung dazu beitragen, Ökosysteme zu erhalten, die für die Sicherheit und Langlebigkeit ihrer Bewohner und der umliegenden Gebiete von entscheidender Bedeutung sind.
Mehr Informationen:
Nitant Rai et al., Bewertung der Unsicherheiten bei der Messung der Kronendachhöhe anhand von ICESat-2-Daten, Zeitschrift für Fernerkundung (2024). DOI: 10.34133/remotesensing.0160
Zur Verfügung gestellt vom Journal of Remote Sensing