Modeling Terrestrial Carbon Sequestration: A Review-Based Mathematical Framework Integrating Remote Sensing and GIS

पृथ्वी की कल्पना एक विशाल, सांस लेते हुए घर के रूप में करें। हजारों वर्षों से, इस घर में एक आदर्श थर्मोस्टेट रहा है, जो तापमान को जीवन फलने-फूलने के लिए बिल्कुल सही बनाए रखता है। यह थर्मोस्टेट एक प्राकृतिक चक्र के कारण काम करता है जहाँ हवा, महासागर और भूमि कार्बन डाइऑक्साइड नामक गैस का आपस में आदान-प्रदान करते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड को हमारे वायुमंडल में "गर्मी रोकने वाले कंबल" के रूप में समझें। जब हम कोयला और तेल जैसे जीवाश्म ईंधन जलाते हैं, या जंगलों को काटते हैं, तो हम इस घर में पागलों की तरह अधिक कंबल जोड़ रहे होते हैं, जिससे यह अत्यधिक गर्म हो रहा है। यही जलवायु संकट है।

थर्मोस्टेट को ठीक करने के लिए, हमें यह जानने की आवश्यकता है कि कमरे में कितने कंबल हैं और वे कहाँ छिपे हुए हैं। प्रकृति के पास इन अतिरिक्त कंबलों को हटाने का एक चतुर तरीका है: पौधे। पेड़, घास, और यहाँ तक कि उनके नीचे की मिट्टी भी विशाल स्पंज की तरह काम करते हैं, जो हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को सोख लेते हैं और इसे अपनी पत्तियों, तनों, जड़ों और मिट्टी में जमा कर लेते हैं। इस प्रक्रिया को "कार्बन सीक्वेस्ट्रेशन" (कार्बन पृथक्रण) कहा जाता है। वैज्ञानिक यह मापने की कोशिश कर रहे हैं कि ये स्पंज कितना कार्बन सोख रहे हैं ताकि यह देख सकें कि क्या वे ग्रह को ठंडा करने में मदद कर सकते हैं। समस्या यह है कि एक देश के आकार के जंगल में हर एक पत्ती और जड़ को गिनना इंसानों के लिए केवल क्लिपबोर्ड और टेप माप के साथ असंभव है। इसमें बहुत समय लगता है, बहुत अधिक लागत आती है, और डेटा में बड़े अंतराल रह जाते हैं।

यहीं पर राज सिंह, दुमंत महाराणा और प्रशांतकुमार सत्वरा द्वारा किया गया एक नया अध्ययन काम आता है। वे हर पेड़ को गिनने के लिए फील्ड में नहीं गए; इसके बजाय, उन्होंने एक गणितीय "सुपर-रेसिपी" बनाई जो पुराने जमाने के फील्ड वर्क को उच्च तकनीक वाली अंतरिक्ष फोटोग्राफी के साथ जोड़ती है। इसे एक विशाल, धुंधले स्विमिंग पूल में पानी की मात्रा का पता लगाने की कोशिश के रूप में समझें। आप तल को नहीं देख सकते, इसलिए आप पानी के अणुओं को नहीं गिन सकते। लेकिन, यदि आप किनारे से पानी के कुछ नमूने लेते हैं (फील्ड डेटा) और उपग्रह (सैटेलाइट) से सतह से परावर्तित होने वाली सूर्य की रोशनी को देखते हैं (रिमोट सेंसिंग), तो आप गणित का उपयोग करके आश्चर्यजनक सटीकता के साथ कुल मात्रा का अनुमान लगा सकते हैं।

शोधकर्ताओं ने एक ढांचा तैयार किया है जो एक अनुवादक (ट्रांसलेटर) के रूप में कार्य करता है। यह उपग्रहों (जैसे लैंडसैट और सेंटिनल) से तस्वीरें लेता है जो पृथ्वी को प्रकाश के विभिन्न रंगों में देखते हैं। ये तस्वीरें विशेष "वनस्पति सूचकांकों" (वेजिटेशन इंडिसेस) का उपयोग करके दिखाती हैं कि पौधे कितने हरे और स्वस्थ हैं, जो परिदृश्य के लिए एक 'हेल्थ स्कोर' की तरह हैं। अध्ययन सुझाव देता है कि इन स्वास्थ्य स्कोर को कंप्यूटर मॉडल में पेड़ों और घास के बढ़ने के कुछ बुनियादी नियमों (जिन्हें एलोमेट्रिक समीकरण कहा जाता है) के साथ फीड करके, हम सटीक रूप से मानचित्र बना सकते हैं कि जंगलों, खेतों, घास के मैदानों और यहाँ तक कि रेगिस्तानों में कितना कार्बन जमा है।

यहाँ वह बड़ा मोड़ है जिसे यह शोध पत्र उजागर करता है: विभिन्न पारिस्थितिकी तंत्र (इकोसिस्टम) अपने कार्बन को अलग-अलग तरीकों से छिपाते हैं। जंगल गगनचुंबी इमारतों की तरह होते; वे अपना अधिकांश कार्बन अपने तनों और शाखाओं में ऊपर की ओर (ऊपर के बायोमास के रूप में) जमा करते हैं, जो उन्हें बहुत दृश्यमान बनाता है लेकिन आग लगने पर उनके लिए संवेदनशील भी बनाता है। दूसरी ओर, घास के मैदान और रेगिस्तान भूमिगत बंकरों की तरह होते हैं। वे अपना अधिकांश कार्बन—कभी-कभी 90% तक—अपनी जड़ों और मिट्टी में सुरक्षित रूप से नीचे छिपाकर रखते हैं। यह उन्हें सतह की आग के प्रति आश्चर्यजनक रूप से लचीला बनाता है लेकिन उन्हें मापना कठिन बना देता है क्योंकि आप उन्हें अंतरिक्ष से नहीं देख सकते।

लेखक सुझाव देते हैं कि "ग्राउंड ट्रुथ" (वे कुछ नमूने जो हम पैदल चलकर लेते हैं) को "स्काई व्यू" (उपग्रह मानचित्रों) के साथ मिलाकर, हम दुनिया के कार्बन भंडारण का एक पूर्ण, उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाला मानचित्र बना सकते हैं। उन्होंने इस विचार का परीक्षण किया और पाया कि यह बड़े निर्णयों के लिए उपयोगी होने के लिए पर्याप्त अच्छा है, जैसे कि कार्बन क्रेडिट सिस्टम बनाना जहाँ कंपनियाँ जंगलों को बचाने के लिए भुगतान करती हैं, या रेड (REDD+) जैसे अंतर्राष्ट्रीय समझौते जिनका लक्ष्य वनों की कटाई को रोकना है। हालाँकि यह पेपर स्वीकार करता है कि कोई भी विधि पूर्ण नहीं है—उपग्रह कभी-कभी बहुत घने जंगलों या बहुत सूखे रेगिस्तानों से भ्रमित हो सकते हैं—लेकिन उनका एकीकृत दृष्टिकोण पृथ्वी के कार्बन स्पंजों पर नज़र रखने का एक बहुत अधिक स्पष्ट, तेज़ और सस्ता तरीका प्रदान करता है। यह एक ऐसा उपकरण है जो अदृश्य को देखने में मदद करता है, यह सुनिश्चित करता है कि हमें पता हो कि पृथ्वी अपनी गर्मी को कहाँ रोक कर रख रही है, और हम इसे ठंडा करने में कहाँ मदद कर सकते हैं।