الاستشعار عن بعد فائق الطيف والإدارة المستدامة للغابات

إدارة الغابات باستخدام التصوير الطيفي الفائق

تزيد الإدارة المستدامة للغابات من التركيز على القيمة الاقتصادية، مع التركيز بشكل أساسي على صيانة أو تحسين تنوع الأنواع، وبنية النظام البيئي، ووظائفه الحالية والمستقبلية، وإنتاجيته البيولوجية.إن التحول من أساليب إدارة الغابات التقليدية القديمة التي تركز على قيمة الأخشاب إلى إدارة الغابات المستدامة هو تحول عميق - إنه وقت مليء بالتحديات للنظر في الاتجاه المستقبلي للغابات وعلم الغابات.

ينقسم تطبيق الاستشعار عن بعد في الإدارة المستدامة للغابات عموماً إلى أربع فئات، بما في ذلك تصنيف أنواع الغطاء الحرجي، وتقدير بنية الغابات ومتغيرات جرد الموارد (أي أنواع الأشجار، والارتفاع، والعمر، وإغلاق المظلة)، والكشف عن تغير الغابات، ونمذجة الغابات.من هذا المنظور، ستُؤخذ في الاعتبار متغيرات أخرى توفرها تقنيات الاستشعار عن بُعد (والتي قد لا تكون مطلوبة بشدة حاليًا في إدارة الغابات) نظرًا لدورها المحتمل في سيناريوهات الإدارة المستقبلية. ولتحسين فهم وظيفتها واستجابتها للتغيرات البيئية، من الضروري توسيع نطاق المعرفة الحالية على مستوى القطعة الشجرية لتشمل الغابات بأكملها أو المناطق الصغيرة. ولذلك، يصبح التمييز بين متغيرات الجرد ومتغيرات المدخلات/المخرجات غير المباشرة في نماذج إنتاجية الغابات أقل أهمية، مع استمرار تزايد الطلب على التطبيقات البيئية والنمذجة ومعلومات بنية الغابات المتكاملة في إدارة الغابات.

في السنوات الأخيرة، واجهت النظم البيئية الحرجية ضغوطًا هائلة نتيجة للتغيرات البيئية، مثل الاحتباس الحراري والنمو السكاني. وفي هذا السياق، يُعدّ تطوير استراتيجيات إدارة تكيفية أمرًا بالغ الأهمية، ومع تقدّم هذه المهمة، وتزايد الحاجة إلى فهم دور الغابات في دورة الكربون العالمية (مثل بروتوكول كيوتو)، يصبح التحليل الكمي للنظم البيئية الحرجية ضروريًا لفهم عملياتها الرئيسية بشكل أفضل. تشمل أهم العمليات في الغابات تبادل الكربون (التمثيل الضوئي والتنفس)، والنتح، ودورة المغذيات. يصعب قياس هذه العمليات على المستوى المحلي، بينما يستحيل قياسها على المستويين الإقليمي والعالمي. لذلك، تم تطوير نماذج محاكاة لتدفق الكتلة والطاقة. وتُعدّ هذه النماذج ضرورية لتقدير بنية الغابات وخصائصها الكيميائية بدقة كمدخلات (للتهيئة) أو لأغراض التحقق.

أظهرت دراسات ذات صلة كيفية استخدام متغيرات الأوراق والغطاء النباتي المستمدة من الاستشعار عن بُعد لتقييد نماذج النظم البيئية. تتطلب هذه الأساليب إدخالًا مكانيًا متواصلًا لحالة النظام البيئي عند بدء المحاكاة، واستيعاب متغيرات الحالة البيوفيزيائية والكيميائية الحيوية ذات الصلة المستمدة من الاستشعار عن بُعد. وقد تم التأكيد على أنظمة التصوير الطيفي الفائق لقدرتها على استخلاص خصائص الغطاء النباتي ذات الصلة بتفصيل ودقة أكبر، ومن أهم معايير الغطاء النباتي: محتوى الكلوروفيل والنيتروجين في الأوراق، ونسبة امتصاص الإشعاع النشط ضوئيًا، ومحتوى الماء في الغطاء النباتي، وأقصى وزن سنوي للأوراق لكل وحدة مساحة، وأقصى مساحة سنوية للأوراق.

تُستخدم بيانات جرد الغابات في الإدارة عادةً كخصائص كمية مستمدة من المسوحات الميدانية أو كخرائط غطاء غابي مُفسَّرة من الصور الجوية. تشمل خصائص المسح ارتفاع الأشجار، وكثافة جذوعها، وحجمها، وأنواعها، وأعمارها. تقليديًا، تُجرى عمليات جرد الغابات كل عشر سنوات أو أكثر، وتستهدف عادةً الغابات المملوكة للدولة أو البلديات بدلًا من الغابات المملوكة للقطاع الخاص. تهتم وكالات الغابات المحلية والولائية بشكل خاص ببيانات الجرد هذه نظرًا للأهمية الاقتصادية والبيئية الكبيرة للغابات المملوكة للقطاع الخاص. لذلك، ستكون أساليب الاستشعار عن بُعد القادرة على رسم خرائط لخصائص الغابات المهمة، مثل نوع الأشجار، والفئة العمرية، وحجم الغطاء الشجري، والكتلة الحيوية، ذات قيمة كبيرة.

لذا، سيركز الاستشعار عن بعد فائق الطيف على تطبيقات الغابات حيث يُتوقع أن تُسهم أنظمة التصوير فائق الطيف إسهامًا كبيرًا، بدلًا من الجوانب التقنية مثل الحصول على الصور ومعايرتها ومعالجتها. وانطلاقًا من الأهداف المحددة في الإدارة المستدامة للغابات ونهج الإدارة القائمة على النظام البيئي، سينصب التركيز على تصنيف الغابات (تكوين أنواع الأشجار، والكثافة، وإغلاق المظلة، والارتفاع، والعمر)، وتقدير بنية الغابات (تقدير المتغيرات المستمرة)، ورصد تغيرات الغابات (الاضطرابات الطبيعية، مثل تدمير الغابات، وتساقط الأوراق، وتوقف نمو الأشجار نتيجة الكوارث والحرائق والتجزئة، وما إلى ذلك).

تصنيف أنواع الغابات