Дроны помогают решить загадку поглощения углерода лесами
На склоне холма, с которого открывается вид на капустные поля к северу от тайского города Чиангмай, начинают вращаться роторы дрона, поднимая его над участком леса.
Он перемещается взад-вперед над густым пологом леса, передавая фотографии для создания 3D-модели, которая показывает состояние леса и помогает оценить, сколько углерода он может поглотить.
Дроны — часть все более сложного арсенала, используемого учеными для понимания лесов и их роли в борьбе с изменением климата.
Базовый принцип прост: леса поглощают и накапливают углекислый газ — парниковый газ, являющийся главным фактором изменения климата.
Но вопрос о том, сколько они поглощают, сложен.
Размер леса — ключевая часть ответа. Согласно данным Global Forest Watch, из-за вырубки глобальное древесное покрытие сократилось на 12% с 2000 года.
Но важен и состав леса: разные виды деревьев связывают углерод по-разному, также имеют значение возраст и размер деревьев.
Знание о том, сколько углерода хранят леса, критически важно для понимания того, как быстро миру нужно сокращать выбросы. Большинство современных оценок сочетают спутниковые снимки высокого уровня с трудоемкими наземными исследованиями на небольших участках.
«Обычно мы бы зашли в этот лес, установили веху, взяли веревку длиной пять метров. Мы бы ходили по кругу и измеряли все деревья в этом круге», — объяснил Стивен Эллиотт, научный руководитель Исследовательского подразделения по восстановлению лесов (FORRU) Чиангмайского университета.
Но «если у вас 20 студентов топают вокруг с рулетками и шестами... вы уничтожите подлесок», — сказал он, имея в виду слой растительности между лесной подстилкой и пологом.
Именно здесь на помощь приходит дрон, сказал он, указывая на модель Phantom, парящую в воздухе. «С ним вы не ступаете в лес».
'Каждое дерево'
Для оценки способности дерева поглощать углерод нужны три измерения: высота, обхват и плотность древесины, которая различается у разных видов.
Пока помощник в бинокль ищет птиц, которые могут столкнуться с дроном, аппарат летит по маршруту, заданному в компьютерной программе.
«Мы собираем данные или делаем снимки каждые три секунды», — объяснил Ворают Такаев, полевой научный сотрудник и оператор дрона FORRU.
«Затем накладывающиеся друг на друга изображения преобразуются в 3D-модель, которую можно просматривать под разными углами».
Исследуемый участок леса — часть многолетнего проекта под руководством Эллиотта и его команды, в рамках которого было восстановлено около 100 гектаров леса путем посадки нескольких ключевых видов.
Их целью было не масштабное лесовосстановление, а разработка лучших практик: посадка местных видов, содействие возвращению животных, которые приносят семена других видов, и работа с местными сообществами.
3D-модель дрона — наглядное свидетельство их успеха, особенно по сравнению с редкими нетронутыми контрольными участками поблизости.
Но она также разрабатывается как способ избежать трудоемких наземных исследований.
«Как только у вас есть модель, вы можете измерить высоту каждого дерева в модели. Не выборочно, а каждого», — сказал Эллиотт.
Однако углеродный потенциал леса не ограничивается деревьями — лесная подстилка и почва также служат хранилищами.
Их тоже собирают для анализа, который, по словам Эллиотта, показывает, что их восстановленные участки накапливают углерод на уровнях, близких к нетронутому лесу поблизости.
'Все точнее и точнее'
Но при всех своих преимуществах «вид с высоты птичьего полета» у дрона есть одно серьезное ограничение: он не может видеть под пологом леса.
Для этого исследователям нужны такие технологии, как LiDAR — оборудование для дистанционного зондирования с высоким разрешением, которое, по сути, сканирует весь лес.
«Вы можете проникнуть внутрь леса... и по-настоящему воссоздать форму и размер каждого дерева», — объяснил Эммануэль Паради, исследователь из Национального исследовательского института Франции по устойчивому развитию.
Он руководит многолетним проектом по созданию самой точной на сегодняшний день оценки того, сколько углерода могут хранить леса Таиланда.
Проект исследует пять различных типов лесов, включая некоторые участки FORRU, с использованием LiDAR, установленного на дронах, и передового анализа почвенных микробов и грибов, которые поддерживают жизнь деревьев.
«Цель — оценить на уровне страны... сколько углерода может хранить один гектар в любой точке Таиланда», — сказал он.
Ставки высоки в то время, когда ведутся ожесточенные дебаты о том, верны ли существующие оценки углеродной емкости мировых лесов.
«Многие люди, и я в какой-то степени разделяю это мнение, считают, что эти оценки недостаточно точны», — сказал Паради.
«Слишком оптимистичные оценки могут дать слишком много надежды и излишний оптимизм относительно возможностей лесов по хранению углерода», — предупредил он.
Срочность этого вопроса стимулирует быстрое развитие технологий, включая запуск в следующем году спутника Biomass Европейского космического агентства, предназначенного для мониторинга запасов углерода в лесах.
«Технологии развиваются, спутники становятся все точнее и точнее... и статистические технологии становятся все точнее», — сказал Паради.