La teledetección por satélite proporciona evidencia científica del secuestro de carbono en los humedales.

estimación del sumidero de carbono

En el ciclo global del carbono, los ecosistemas de humedales, como un tipo importante de ecosistema, desempeñan un papel crucial en el estudio de los cambios dinámicos en su ciclo y balance de carbono, contribuyendo significativamente al equilibrio global del carbono. Como uno de los reservorios de carbono más importantes en los ecosistemas terrestres, los humedales, aunque representan solo alrededor del 6 % de la superficie terrestre, contienen entre el 10 % y el 30 % del carbono total almacenado en los suelos terrestres. Su almacenamiento de carbono puede mitigar el aumento de CO₂ en la atmósfera, desempeñando un papel vital en la estabilización del clima global y la mitigación del efecto invernadero.

En los últimos años, debido al cambio climático y las actividades humanas, las zonas húmedas se han reducido drásticamente, y sus procesos normales del ciclo del carbono también han sufrido cambios significativos. La investigación exhaustiva sobre la capacidad de secuestro de carbono de los humedales y su impacto en el medio ambiente regional es de gran importancia para cuantificar la función de secuestro de carbono de los ecosistemas de humedales en áreas sensibles bajo las condiciones del cambio climático global. En este contexto, la investigación sobre el secuestro de carbono y la reducción de emisiones en los ecosistemas de humedales se ha convertido gradualmente en un tema de interés común a nivel mundial.

Mi país es uno de los países del mundo con mayor diversidad de humedales, la mayor superficie y la distribución más amplia. Abarca 650 millones de hectáreas, lo que representa el 10 % de la superficie total de humedales del mundo, ocupando el primer lugar en Asia y el cuarto a nivel mundial. Posee un enorme potencial de secuestro de carbono, pero la capacidad de secuestro de carbono varía considerablemente según el tipo de humedal.

Como uno de los tipos de humedales más extendidos del mundo, los humedales de juncos desempeñan un papel importante en la investigación del balance de carbono de los humedales. Este artículo toma como objeto de estudio un ecosistema de humedal de juncos y utiliza una combinación de estimación por inversión de teledetección y datos de campo para estimar y analizar la capacidad de secuestro biológico de carbono del humedal, proporcionando una base científica para la protección y el uso racional de los recursos de los humedales y para abordar el cambio climático global.

Solución técnica

ruta técnica

En la estimación del secuestro de carbono en humedales, la principal fuente de datos son las imágenes satelitales multiespectrales de alta resolución, cuyo preprocesamiento incluye la radiometría y la ortorrectificación. Se utilizan técnicas orientadas a objetos para extraer automáticamente los humedales de juncos, revelando su distribución en el área de estudio. Posteriormente, se invierten los parámetros de teledetección relacionados con el secuestro de carbono en estos humedales, obteniéndose un mapa de distribución espacial del secuestro de carbono en el área de estudio mediante el modelo de inversión.

Preprocesamiento de imágenes de teledetección

Antes de utilizar imágenes de teledetección multiespectral como fuente de datos para recuperar sumideros de carbono, es necesario realizar operaciones como corrección radiométrica, calibración radiométrica, corrección atmosférica, ortorrectificación, creación de mosaicos de imágenes y recorte de los datos.

• Corrección de radiación

La corrección radiométrica se utiliza principalmente para eliminar las diferencias entre los valores de medición del objetivo obtenidos por el sensor y magnitudes físicas como la emisividad espectral o la radiancia espectral del objetivo, causadas por factores como las condiciones propias del sensor, las condiciones atmosféricas, la posición y el ángulo solar, y cierto ruido inevitable. La corrección radiométrica consta principalmente de dos partes: calibración radiométrica y corrección atmosférica.

• Calibración de radiación

La calibración radiométrica convierte los datos de teledetección recibidos, generalmente valores de escala de grises de la imagen, en magnitudes físicas reales (como valores de radiancia, reflectividad del suelo, etc.). Su objetivo principal es eliminar los errores inherentes al propio sensor y determinar los valores radiométricos precisos en la entrada del sensor. La calibración radiométrica se divide en calibración radiométrica absoluta y calibración radiométrica relativa.

• Corrección atmosférica

La corrección atmosférica consiste principalmente en eliminar los errores de radiación causados ​​por las influencias atmosféricas para obtener la reflectividad real del suelo. La radiancia total del objetivo que finalmente recibe el sensor terrestre no es la emisividad real de la superficie, ya que se ve afectada por factores como la dispersión de aerosoles en la atmósfera y la luz solar.

• Calibración ortográfica

La ortorrectificación es el proceso de corregir las distorsiones espaciales y geométricas de una imagen, eliminando los errores de inclinación y proyección, y obteniendo así una ortofoto con planos de proyección multicéntricos.

• Mosaico y recorte de imágenes

Utilizando el software de procesamiento ENVI, se crearon mosaicos con imágenes de teledetección de la misma fuente de datos que cubrían el área de estudio, y las imágenes resultantes se recortaron según el rango vectorial del área de estudio para obtener la imagen del área de estudio de cañaverales.

▲ Mapa de distribución de cañaverales en imágenes de teledetección multiespectral

Métodos de investigación

En este estudio, se empleó principalmente un enfoque orientado a objetos para extraer automáticamente los humedales de juncos a partir de imágenes de teledetección. Los humedales se dividieron en áreas de juncos naturales y áreas de juncos artificiales. La información espectral de las imágenes de teledetección se utilizó para invertir los factores de teledetección relacionados con el sumidero de carbono dentro del área de estudio, y el sumidero de carbono integral se estimó mediante la integración de múltiples parámetros de factores de teledetección.

Resultados de la inversión de teledetección

Distribución de los sumideros de carbono en 2022

El secuestro de carbono en el área de estudio se calculó con base en datos de muestreo de parcelas. Se seleccionaron datos de teledetección de enero, junio y septiembre de 2022. Se realizó un análisis de correlación entre los índices de vegetación NDVI, MSAVI, RVI, SAVI y DVI y el secuestro de carbono en parcelas de muestreo para establecer un modelo de regresión óptimo para la estimación de inversión del secuestro de carbono en humedales de juncos. La distribución espacial del secuestro mensual de carbono en el área de estudio durante las diferentes estaciones se obtuvo utilizando el modelo de estimación de teledetección, como se muestra en la figura anterior. Esto refleja la distribución del secuestro de carbono de los juncos en los diferentes meses de las tres estaciones en 2022. La capacidad de secuestro de carbono de los juncos se ve significativamente afectada por factores estacionales; durante la primavera en enero, la capacidad de secuestro de carbono es débil, casi inexistente; durante el verano en junio, la capacidad de secuestro de carbono aumenta gradualmente con el crecimiento de los juncos; y a partir de septiembre, la capacidad de secuestro de carbono de los juncos comienza a debilitarse.

Este estudio, que utiliza los ecosistemas de humedales de juncos como objeto de investigación, emplea una combinación de trabajo de campo e interpretación de datos de teledetección para estimar y analizar la capacidad de secuestro de carbono de los humedales. Además, pronostica el potencial de sumidero de carbono en función de las condiciones de desarrollo local y el desarrollo económico y social nacional, proporcionando una base científica para la protección y el uso racional de los recursos de los humedales de juncos y para abordar el cambio climático global.