Роль технологии LiDAR GEDI в изучении структуры высоты деревьев

Исследователи представили новый подход для точной характеристики высотной структуры деревьев в лесах с использованием технологии лазерного сканирования (LiDAR) Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI). Это исследование знаменует значительный прогресс в понимании лесных экосистем, раскрывая сложность изменчивости высоты деревьев и её значение для экологических исследований и борьбы с изменением климата.

Высотная структура деревьев — важный экологический параметр, который влияет на биоразнообразие, запасы углерода и энергетические потоки в лесных экосистемах. Исторически точное картирование этого структурного разнообразия в широком масштабе и с высокой детализацией было затруднено.

Однако появление новых технологий дистанционного зондирования, в частности, космического лидара GEDI, открыло новые возможности для детального картирования высоты крон.

Как показано в исследовании, опубликованном в Journal of Remote Sensing, этот технологический прорыв позволяет проводить более точную оценку структуры леса, углубляя наше понимание динамики лесов, их способности к секвестрации углерода и общего влияния на регулирование климата и сохранение биоразнообразия.

Используя GEDI LiDAR, исследователи с беспрецедентной точностью изучили сложность лесных крон. С помощью передовых моделей переноса излучения и инновационной методики генерации виртуальных лесных объектов учёные смоделировали взаимодействие лазерных импульсов GEDI с различными типами лесных ландшафтов.

Этот метод позволил точно картировать высоту деревьев и структуру крон в различных лесных условиях, продемонстрировав способность инструмента улавливать тонкие детали — от высоких деревьев до густого подлеска.

Ключевым нововведением исследования стала разработка метода генерации деревьев на основе асимметричного обобщённого гауссовского распределения (Tree generation based on Asymmetric Generalized Gaussian, TAG). Этот метод значительно улучшил моделирование лесных сцен за счёт точного воспроизведения физических характеристик деревьев в различных экосистемах.

Результаты моделирования подтвердили, что сигналы (waveforms) GEDI способны отражать сложные вариации внутри лесных массивов, включая различия в высоте деревьев и плотности ярусов крон. Это открытие имеет большое значение для понимания структуры леса, предоставляя новый взгляд на биоразнообразие, секвестрацию углерода и экосистемные процессы с ранее недоступной детализацией.

Ведущий автор исследования, доктор Яо Чжан, подчеркнул важность понимания высотной структуры деревьев для сохранения биоразнообразия и борьбы с изменением климата. «Точность, обеспечиваемая технологией GEDI LiDAR, — заявил доктор Чжан, — открывает новые возможности для экологических исследований и управления лесами, раскрывая вертикальную сложность лесов так, как это было невозможно раньше».

Последствия этого исследования обширны и затрагивают экосистемные исследования, моделирование земной поверхности и изучение изменения климата. Предоставляя более точную оценку надземной биомассы и запасов углерода, результаты работы углубят понимание ключевой роли лесов в глобальном углеродном цикле и помогут в разработке стратегий сохранения биоразнообразия и смягчения последствий изменения климата.