Estimating Above-Ground Blue Carbon in a Tropical Mangrove Using Multispectral Unmanned Aerial Vehicle Imagery
Diese Studie entwickelt eine neue multispektrale drohnenbasierte Segmentierungsmethodik zur Schätzung des oberirdischen blauen Kohlenstoffs in den anthropogen belasteten Mangroven der Bucht von Suape, Brasilien, und zeigt eine Speicherkapazität von 79,8 MgC.ha⁻¹, die räumlich von Ästuarkanälen bis hin zu hypersalinen Flachbereichen variiert.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Stellen Sie sich einen Mangrovenwald wie ein riesiges, lebendiges Bankkonto vor. Anstatt Geld speichert diese Bank „blauen Kohlenstoff“ – eine Art von Kohlenstoff, der von Bäumen aus der Luft eingefangen und in ihrem Holz und ihren Wurzeln weggeschlossen wird. Dies ist entscheidend, da es hilft, den Klimawandel zu bekämpfen. Das Zählen, wie viel Kohlenstoff in diesen Wäldern steckt, ist jedoch normalerweise so, als würde man versuchen, jedes einzelne Sandkorn an einem Strand zu zählen, während man durch dicken Schlamm und verhedderte Wurzeln watet. Es ist langsam, schwierig und oft unmöglich, ein vollständiges Bild zu erhalten.
Dieses Papier beschreibt eine neue, hochtechnologische Methode, dies zu zählen, indem „Drohnen“ (unbemannte Luftfahrzeuge) eingesetzt werden, die mit speziellen Kameras ausgestattet sind und wie ein superstarker Blick aus dem Himmel wirken.
So sind die Forscher dabei vorgegangen, aufgeteilt in einfache Schritte:
1. Das hochtechnologische Auge im Himmel
Anstatt Menschen mit Maßbändern in den Sumpf zu schicken, flog das Team eine Drohne über einen Mangrovenwald in der Bucht von Suape, Brasilien. Dies war keine normale Drohne; sie hatte eine „multispektrale“ Kamera. Stellen Sie sich diese Kamera wie sechs verschiedene Brillen vor. Ein Paar sieht normale Farben (wie Rot und Grün), während die anderen unsichtbares Licht (wie Infrarot und „Red Edge“) sehen. Diese speziellen Brillen ermöglichen es der Drone, die „Gesundheit“ und „Struktur“ der Bäume auf eine Weise zu sehen, die das menschliche Auge nicht kann.
2. Eine 3D-Karte erstellen
Die Drohne machte tausende Fotos und fügte sie zusammen, um eine 3D-Karte des Waldes zu erstellen. Es ist so, als würde man einen Kuchen aus jedem Winkel fotografieren und dann einen Computer nutzen, um ein perfektes 3D-Modell dieses Kuchens zu bauen. Dieses Modell zeigte genau, wie hoch die Bäume waren und wie groß ihre Kronen (die blättrigen Oberteile) waren.
3. Der „digitale Detektiv“ (Segmentierung)
Der schwierigste Teil beim Zählen von Bäumen aus der Vogelperspektive ist, dass sie oft so dicht beieinander wachsen, dass sich ihre Blätter überschneiden und wie ein einziger riesiger grüner Klumpen aussehen. Um dies zu lösen, nutzten die Forscher eine Methode namens „Objektbasierte Bildanalyse“ (OBIA).
Stellen Sie sich vor, Sie schauen auf eine Schale mit gemischten Jellybeans. Wenn Sie nur auf die Farben achten, ist es ein Chaos. Aber wenn Sie ein Werkzeug benutzen, um die Jellybeans vorsichtig auseinanderzuschieben und jede einzelne Form genau zu zählen, können Sie sie korrekt zählen. Die Forscher brachten ihrem Computer bei, genau das zu tun. Sie nutzten die speziellen „Brillen“ der Drohne, um die Baumspitzen (die höchsten Punkte) zu finden und zeichneten dann eine digitale Umrandung um jeden Baum, um sie vom Schlamm, dem Wasser und ihren Nachbarn abzugrenzen.
4. Der „Baum-Übersetzer“ (Allometrische Gleichungen)
Sobald der Computer die Bäume gezählt und ihre Höhe sowie die Kronengröße gemessen hatte, musste er schätzen, wie viel Holz (und damit Kohlenstoff) in ihnen steckt. Da die Drohne nicht die Dicke der Baumstämme messen konnte (was normalerweise die Art und Weise ist, wie man das Gewicht berechnet), nutzten die Forscher einen „Übersetzer“.
Sie gingen in den Wald, um einen kleinen Bereich von Bäumen vor Ort zu messen, um die Beziehung zwischen der Höhe eines Baumes und seiner Stammdicke zu ermitteln. Sie erstellten eine mathematische Formel (eine Gleichung), die besagt: „Wenn ein Baum so hoch ist, hat er wahrscheinlich so viel Holz.“ Dann fütterten sie die Höhendaten der Drohne in diese Formel ein, um das Gewicht der Bäume zu schätzen, die sie nicht berühren konnten.
5. Die Ergebnisse: Ein überraschender Schatz
Die Forscher testeten fünf verschiedene „Übersetzer“-Formeln. Sie fanden heraus, dass diejenote, die die Kronengröße und die Höhe des Baumes verwendete, für diesen spezifischen Wald am genauesten war.
Das haben sie herausgefunden:
- Die Menge: Trotz der Tatsache, dass sie direkt neben einem geschäftigen Industriemund liegt und seit Jahrzehnten Verschmutzung ausgesetzt ist, ist dieser Mangrovenwald ein Kraftwerk für Kohlenstoff. Er speichert etwa 79,8 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar (ein Hektar ist etwa so groß wie zwei amerikanische Footballfelder).
- Das Muster: Der Kohlenstoff ist nicht gleichmäßig verteilt. Es ist wie eine Pyramide. Die Bäume direkt neben den Wasserkanälen sind die größten und halten am meisten Kohlenstoff. Je weiter man sich landeinwärts in Richtung der salzigen, trockenen Flächen bewegt, desto kleiner werden die Bäume und halten weniger Kohlenstoff.
- Der Vergleich: Als sie ihr hochtechnologisches Drohnen-Mapping mit globalen Satellitenkarten verglichen, stellten sie fest, dass die globalen Karten den Kohlenstoff um etwa die Hälfte unterschätzten. Die Drohne zeigte, dass dieser spezifische, etwas beschädigte Wald tatsächlich viel reicher an Kohlenstoff ist, als die allgemeinen Schätzungen der Welt vermuten ließen.
Das Fazit
Diese Studie beweist, dass man nicht durch den Schlamm waten muss, um eine gute Schätzung des Kohlenstoffs eines Mangrovenwaldes zu erhalten. Durch den Einsatz einer Drohne mit speziellen Kameras und einem intelligenten Computerprogramm zur Trennung einzelner Bäume haben die Forscher einen schnellen, genauen und wiederholbaren Weg geschaffen, um das „Geld auf dem Mangroven-Konto zu zählen“. Sie fanden heraus, dass selbst in einer schwierigen, industriellen Umgebung diese Wälder immer noch gewaltige Mengen an Kohlenstoff speichern und somit für den Planeten lebenswichtig sind.
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