Penginderaan jauh satelit menyediakan bukti saintifik untuk penyerapan karbon tanah lembap.

Anggaran sinki karbon

Dalam kitaran karbon global, ekosistem tanah lembap, sebagai sejenis ekosistem yang penting, memainkan peranan penting dalam kajian perubahan dinamik dalam kitaran karbon dan bajet karbonnya, menyumbang dengan ketara kepada keseimbangan karbon global. Sebagai salah satu takungan karbon yang paling penting dalam ekosistem daratan, tanah lembap, walaupun hanya menyumbang kira-kira 6% daripada permukaan tanah, mengandungi 10%–30% daripada jumlah simpanan karbon dalam tanah daratan. Penyimpanan karbonnya boleh mengurangkan peningkatan CO2 di atmosfera, memainkan peranan penting dalam menstabilkan iklim global dan mengurangkan kesan rumah hijau.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, disebabkan oleh perubahan iklim dan aktiviti manusia, kawasan tanah lembap telah menyusut secara mendadak, dan proses kitaran karbon ekosistem normalnya juga telah mengalami perubahan yang ketara. Penyelidikan mendalam tentang kapasiti penyerapan karbon tanah lembap dan kesannya terhadap persekitaran serantau adalah sangat penting untuk mengukur fungsi penyerapan karbon ekosistem tanah lembap di kawasan sensitif di bawah keadaan perubahan iklim global. Berlatarbelakangkan perubahan iklim global, penyelidikan tentang penyerapan karbon dan pengurangan pelepasan dalam ekosistem tanah lembap secara beransur-ansur menjadi topik kebimbangan umum di seluruh dunia.

Negara saya merupakan salah satu negara di dunia yang mempunyai jenis tanah lembap yang paling pelbagai, kawasan yang paling luas, dan taburan yang paling luas. Ia meliputi kawasan seluas 0.65 bilion hektar, menyumbang 10% daripada jumlah kawasan tanah lembap dunia, menduduki tempat pertama di Asia dan keempat di dunia. Ia mempunyai potensi penyerapan karbon yang besar, tetapi kapasiti penyerapan karbon bagi pelbagai jenis tanah lembap sangat berbeza-beza.

Sebagai salah satu jenis tanah lembap yang paling banyak diedarkan di dunia, tanah lembap buluh memainkan peranan penting dalam penyelidikan bajet karbon tanah lembap. Kertas kerja ini mengambil ekosistem tanah lembap buluh sebagai objek penyelidikan dan menggunakan gabungan anggaran penyongsangan penderiaan jauh dan bantuan data tanah untuk menganggarkan dan menganalisis kapasiti penyerapan karbon biologi tanah lembap, menyediakan asas saintifik untuk perlindungan dan penggunaan rasional sumber tanah lembap dan untuk menangani perubahan iklim global.

Penyelesaian teknikal

laluan teknikal

Dalam anggaran penyerapan karbon tanah lembap, imejan satelit resolusi tinggi multispektral merupakan sumber data utama, dengan prapemprosesan termasuk radiometrik dan ortorektifikasi. Teknik berorientasikan objek digunakan untuk mengekstrak tanah lembap buluh secara automatik, mendedahkan julat taburannya di kawasan kajian. Parameter penderiaan jauh yang berkaitan dengan penyerapan karbon di tanah lembap buluh kemudiannya diterbalikkan, dan peta taburan ruang penyerapan karbon buluh di kawasan kajian diperoleh melalui model penyongsangan.

Prapemprosesan imej penderiaan jauh

Sebelum menggunakan imej penderiaan jauh multispektral sebagai sumber data untuk mendapatkan sinki karbon, adalah perlu untuk melakukan operasi seperti pembetulan radiometrik, penentukuran radiometrik, pembetulan atmosfera, ortorektifikasi, mozek imej dan pemangkasan pada data.

• Pembetulan radiasi

Pembetulan radiometrik terutamanya digunakan untuk menghapuskan perbezaan antara nilai pengukuran sasaran yang diperoleh oleh sensor dan kuantiti fizikal seperti emisiviti spektrum sasaran atau sinaran spektrum, yang disebabkan oleh faktor-faktor seperti keadaan sensor itu sendiri, keadaan atmosfera, kedudukan dan sudut suria, dan hingar tertentu yang tidak dapat dielakkan. Pembetulan radiometrik terutamanya merangkumi dua bahagian: penentukuran radiometrik dan pembetulan atmosfera.

• Penentukuran sinaran

Penentukuran radiometrik menukarkan data penderiaan jauh yang diterima, biasanya nilai skala kelabu imej, kepada kuantiti fizikal sebenar (seperti nilai sinaran, pantulan bumi, dll.). Tujuan utamanya adalah untuk menghapuskan ralat yang wujud dalam sensor itu sendiri dan menentukan nilai radiometrik yang tepat pada salur masuk sensor. Penentukuran radiometrik dibahagikan kepada penentukuran radiometrik mutlak dan penentukuran radiometrik relatif.

• Pembetulan atmosfera

Pembetulan atmosfera terutamanya melibatkan penghapusan ralat sinaran yang disebabkan oleh pengaruh atmosfera untuk mendapatkan pantulan sebenar tanah. Jumlah sinaran sasaran yang akhirnya diterima oleh sensor tanah bukanlah emisiviti permukaan sebenar, kerana ia dipengaruhi oleh faktor seperti penyebaran aerosol di atmosfera dan cahaya matahari.

• Penentukuran ortografik

Ortoroktifikasi ialah proses membetulkan herotan ruang dan geometri imej, menghapuskan ralat kecondongan dan unjuran imej, dan dengan itu menghasilkan ortofoto satah unjuran berbilang pusat.

• Mozek dan pemangkasan imej

Menggunakan perisian pemprosesan ENVI, imej penderiaan jauh daripada sumber data yang sama yang meliputi kawasan kajian telah dimozek, dan imej yang dimozek telah dipangkas mengikut julat vektor kawasan kajian untuk mendapatkan imej kawasan kajian buluh.

▲ Peta taburan buluh dalam imejan penderiaan jauh multispektral

Kaedah Penyelidikan

Dalam kajian ini, pendekatan berorientasikan objek digunakan terutamanya untuk mengekstrak tanah lembap buluh secara automatik daripada imej penderiaan jauh. Tanah lembap dibahagikan kepada kawasan buluh semula jadi dan kawasan buluh buatan. Maklumat spektrum imej penderiaan jauh digunakan untuk membalikkan faktor penderiaan jauh yang berkaitan dengan penyerapan karbon dalam kawasan kajian, dan penyerapan karbon komprehensif dianggarkan dengan mengintegrasikan pelbagai parameter faktor penderiaan jauh.

Keputusan penyongsangan penderiaan jauh

Pengagihan sinki karbon pada tahun 2022

Penyerapan karbon di kawasan kajian dikira berdasarkan data tinjauan plot sampel. Data penderiaan jauh dari Januari, Jun dan September 2022 telah dipilih. Analisis korelasi telah dijalankan antara indeks tumbuh-tumbuhan NDVI, MSAVI, RVI, SAVI dan DVI serta penyerapan karbon pada plot sampel untuk mewujudkan model regresi optimum bagi anggaran penyongsangan penyerapan karbon di tanah lembap buluh. Taburan ruang penyerapan karbon bulanan di kawasan kajian semasa musim yang berbeza diperoleh menggunakan model anggaran penderiaan jauh, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas. Ini mencerminkan taburan penyerapan karbon buluh pada bulan yang berbeza bagi tiga musim pada tahun 2022. Kapasiti penyerapan karbon buluh dipengaruhi dengan ketara oleh faktor bermusim; semasa musim bunga pada bulan Januari, kapasiti penyerapan karbon lemah, hampir tidak wujud; semasa musim panas pada bulan Jun, kapasiti penyerapan karbon secara beransur-ansur meningkat dengan pertumbuhan buluh; dan mulai bulan September dan seterusnya, kapasiti penyerapan karbon buluh mula lemah.

Dengan menggunakan ekosistem tanah lembap buluh sebagai objek penyelidikan, kajian ini menggunakan gabungan tinjauan lapangan dan interpretasi penderiaan jauh untuk menganggarkan dan menganalisis kapasiti penyerapan karbon tanah lembap. Tambahan pula, ia meramalkan potensi penyerapan karbon berdasarkan keadaan pembangunan tempatan dan pembangunan ekonomi dan sosial negara, menyediakan asas saintifik untuk perlindungan dan penggunaan rasional sumber tanah lembap buluh dan untuk menangani perubahan iklim global.