سه شنبه, ۳۰ شهریور ۱۴۰۰ ۰۹:۵۳ ۶۹
طبقه بندی: توسعه کاربرد RS
چچ
برآورد ذخیره کربن جنگل ها با استفاده از سنجش از دور

برآورد ذخیره کربن جنگل ها با استفاده از سنجش از دور

در این مطالعه با استفاده از فناوری سنجش از دور به مطالعه میزان دی اکسید کربن موجود در اتمسفر با محاسبه عملکرد توده سبز جنگل ها پرداخته شده است.


  • مقدمه و بیان موضوع

اکوسیستم های جنگلی خدمات مختلفی مانند تأمین چوب، تنظیم آب و هوا بر اساس تغذیه سفره های زیرزمینی و تبادل گازهای گلخانه ای و اصلاح خاک ارایه می دهند که برای سلامتی و امرار معاش انسان حیاتی است و به طور خاص ذخیره کربن در درختان و خاک بسیار مهم است به طوریکه جنگل ها یکی از مهمترین عناصر چرخه کربن جهانی محسوب می شود. جنگل زدایی بعد از سوختهای فسیلی در جو به عنوان دومین منبع افزایش غلظت شناخته شده است، از طرفی CO2 ترسیب کربن در جنگل ها 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 شیوه های پیچیده بر بهره وری و ذخیره سازی کربن در اکوسیستم های جنگلی تاثیر نامطلوب داشته باشد. جلوگیری از تغییر کاربری جنگل ها و فعالیت های جنگلداری به عنوان بخشی از استراتژی کاهش گازهای گلخانه ای محسوب می شود. به همین منظور طرح های ملی و بین المللی زیادی مانند REDD + (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation) به کاهش انتشار کربن در اثر جنگل زدایی و تخریب جنگل در دنیا اختصاص یافته است. برای دستیابی به این هدف ، انتشار کربن هر کشور ناشی از جنگل زدایی و تخریب جنگل ها باید به مرور زمان اندازه گیری و ردیابی شود. در چنین مقیاس های جغرافیایی بزرگ، ابزاری دقیق، مقرون به صرفه و با وضوح بالا برای نظارت بر تغییرات در سهام کربن روزمینی مورد نیاز است. تصاویر ماهواره ای ابزاری بسیار مناسب جهت تخمین میزان ذخیره کربن در مقیاس های بزرگ می باشند. از آنجایی که ذخیره کربن با خصوصیات ساختاری درخت (قطر، ارتفاع و تراکم چوب) در ارتباط می باشد، از طریق معادلات آلومتریک که با استفاده از آماره های جنگل توسعه داده می شود، می توان بیوماس و در نتیجه ذخیره کربن را تخمین زد. اما این روش ها تنها می تواند برای مقیاس محلی مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین برای پایش کربن در سطوح وسیع، تصاویر ماهواره ای ابزاری بسیار مناسب می باشند. میزان ذخیره کربن رابطه مستقیم با میزان بیوماس گیاهی داشته و بنابراین میزان ذخیره کربن بعد از محاسبه بیوماس جنگل بدست می آید.


  • ضرورت اجرا و اهداف

برای دستیابی به میزان انتشار کربن در هر کشور که ناشی از جنگل زدایی و تخریب جنگل ها می باشند، باید به صورت دوره ای کربن ذخیره شده و منتشر شده از پوشش های گیاهی بزرگ مانند جنگل ها اندازه گیری و ردیابی شوند. جهت اندازه گیری و مطالعه و همچنین نظارت بر تغییرات در سهام کربن روزمینی در چنین مقیاس های جغرافیایی بزرگی، ابزارهای دقیق، مقرون به صرفه و با وضوح بالا مورد نیاز است. تصاویر ماهواره ای ابزاری بسیار مناسب جهت تخمین میزان ذخیره کربن در مقیاس های بزرگ می باشند. بنابراین ضرورت دارد که از ظرفیت خوب داده های ماهواره ای در این زمینه استفاده شده و مطالعات کربن در سطوح ملی در کشور را با تصاویر ماهواره ای انجام داد.


  1. استفاده از سنجش از دور جهت تخمین میزان کربن ذخیره شده در جنگل های ایران
  2. توسعه مدل های مناسب جهت برآورد کربن ذخیره شده در جنگل های ایران
  3. بهره گیری از میزان کربن ذخیره شده و همچنین منتشر شده در مدیریت مسائل زیست محیطی در ایران

  • داده ها و روش ها

جهت محاسبه ذخیره کربن ابتدا میزان بیوماس تخمین زده می شود و این کار اغلب به کمک مدل سازی انجام می گردد. یعنی ابتدا در محل مورد نظر با کار میدانی نمونه گیری انجام می شود. پس از آن به کمک تعدادی از نمونه ها که به آنها نمونه های آموزشی گفته می شود، مدل سازی انجام می شود. پس از توسعه مدل، ابتدا مدل اعتبار سنجی شده و سپس با کمک مدل میزان کربن ذخیره شده برای کل منطقه تخمین زده می شود. برای مدل سازی اغلب از باند هایی استفاده می شود که پوشش گیاهی بازتاب بیشتری داشته باشد. از این رو در اکثر مواقع از شاخص های مناسب گیاهی مانند NDVI استفاده می گردد. همچنین جهت مطالعه ذخیره کربن اغلب از نرم افزارهای سنجش از دوری استفاده می گردد. زیرا در این مطالعات لازم است که تصاویر ماهواره ای پردازش شوند. بنابراین می توان از نرم افزارهای معروف سنجش از دوری مانند Envi ،Pci Geomatica ،Erdas و ... استفاده نمود. در اکثر مطالعات لازم است که شاخص های پوشش گیاهی جهت مطالعه ذخیره کربن محاسبه شوند که به راحتی این شاخص ها با قابلیت فرمول نویسی نرم افزارهای سنجش از دوری محاسبه می گردند. اغلب از الگوریتم های آماری نرم افزارهای سنجش از دوری برای برآورد بیوماس و ذخیره کربن استفاده می گردد. در ضمن بسیاری از کاربران برای انجام فرایند محاسبه ذخیره کربن از کد نویسی در نرم افزارهای مناسب مانند متلب استفاده می کنند. 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 می شود. در تحقیقات مختلف 50 درصد از وزن زیتوده خشک به عنوان میزان ذخیره کربن مورد استناد قرار می گیرد. یعنی بعد از محاسبه بیوماس (تن در هکتار) 50 درصد از آن به عنوان ذخیره کربن (تن در هکتار) در نظر گرفته می شود.


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


تصاویر ماهواره ای مختلفی مانند اپتیکی، رادار و لیدار در مطالعات بیوماس و ذخیره کربن استفاده می شوند که جهت استفاده از آنها با توجه به ماهیت تصاویر و همچنین نحوه بازتاب پوشش گیاهی در هر کدام از این تصاویر، روش های مختلفی استفاده می شوند.


  • دستاوردها و خروجی ها

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

تهیه نقشه میزان کربن ذخیره شده در جنگل های ایران
توسعه مدل های مناسب جهت تخمین کربن ذخیره شده در جنگل ها
مدیریت بهینه جنگل و مسائل زیست محیطی کشور


  • بهره برداران و ذینفعان

وزارت جهاد کشاورزی
سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری کشور
سازمان حفاظت محیط زیست


  • نمونه محصول

شکل شماره 2 میزان ذخیره کربن در اکوسیستم های جنگلی در بخشی از کشور چین را نمایش می دهد که با استفاده از داده های ماهواره ای و داده های کمکی بدست آمده است. میزان ذخیره کربن معمولاً در هکتار بدست می آید و آگاهی از میزان آن علاوه بر مطالعات جنگل در سایر بخش ها مانند محیط زیست کاربرد دارد. میزان بالای ذخیره کربن نشان از شادابی بیشتر توده های جنگلی دارد.


نقشه میزان ذخیر کربن در اکوسیستم های جنگلی (در بخشی از جنگل های کشور چین) که با داده های ماهواره SPOT و کمکی بدست آمده است.
شکل-2 : نقشه میزان ذخیر کربن در اکوسیستم های جنگلی (در بخشی از جنگل های کشور چین) که با داده های ماهواره SPOT و داده های کمکی بدست آمده است


آدرس کوتاه شده: