“มอง” ผืนป่า “แล” คาร์บอน (4) : แผนที่ป่าไม้ในสหรัฐฯ

ธารา บัวคำศรี เรียบเรียงจาก Seeing Forests for the Trees and the Carbon: Mapping the World’s Forests in Three Dimensions (By Michael Carlowicz, Design by Robert Simmon -January 9, 2012)

ในความเห็นของ Josef Kellndorfer ซึ่งประจำอยู่ที่ Woods Hole Research Center (WHRC) เขามองว่า ผู้ที่ทำงานด้านการจัดการทรัพยากรจำเป็นต้องเห็นป่าไม้ลงไปในรายละเอียด ในระดับที่เห็นว่าพื้นที่จอดรถหรือการพัฒนาใดๆ หรือ กิจกรรมการเกษตรใดๆ เกิดขึ้นจากการทำลายป่า ทีมวิจัยของเขาทำการศึกษาลงไปในระดับนั้นเมื่อมีการนำเสนอชุดข้อมูลชีวมวลและคาร์บอนแห่งชาติของสหรัฐ  (National Biomass and Carbon Dataset – NBCD) ในเดือนเมษายน 2011

ชุดข้อมูลชีวมวลและคาร์บอนแห่งชาติของสหรัฐ (The National Biomass and Carbon Dataset -NBCD) เป็นแผนที่ชีวมวลป่าไม้ที่มีรายละเอียดสูงที่สุดเท่าที่เคยสร้างขึ้น นักวิทยาศาสตร์ที่ประจำ ณ Woods Hole Research Center สร้างมันขึ้นจากข้อมูลดาวเทียมและการวัดภาคพื้นดินที่มีความเที่ยงตรงสูง  (Map by Robert Simmon, based on data from Woods Hole Research Center.)

Kellndorfer กล่าวว่าทีมของเขาให้ข้อมูลในระดับการจัดการ แผนที่ป่าไม้และปริมาณคาร์บอนในสหรัฐฯ ดังกล่าวนี้ มีความละเอียดไปถึง 30 เมตร หรือประมาณ 4 พิกเซลบนจอความพิวเตอร์ต่อพื้นที่ 1 เอเคอร์ เป็นชุดข้อมูลของภาพรวมของโครงสร้างป่าไม้และการเก็บสะสมคาร์บอน สามารถใช้เป็นฐานข้อมูลสำคัญในการประเมินความเปลี่ยนแปลงในอนาคต

ในช่วง 6 ปีที่ผ่านมา Kellndorfer, Wayne Walker และทีมงานของพวกเขาที่ Woods Hole ร่วมมือกับหน่วยป่าไม้ของสหรัฐฯ (the U.S. Forest Service) และ the U.S. Geological Survey (USGS) เพื่อสร้างแผนที่ป่าไม้แห่งชาติขึ้นจากขัอมูลดาวเทียม (space-based radar และ optical sensors) แบบจำลองคอมพิวเตอร์และข้อมูลภาคสนามจำนวนมาก พวกเขาแบ่งแผนที่สหรัฐฯ ออกเป็น 66 ส่วน และลงท้ายด้วยการทำแผนที่พื้นผิวของแผ่นดินสหรัฐย่อยออกเป็น 265 ล้านส่วน  Kellndorfer ประมาณว่าฐานข้อมูลแผนที่นั้นรวมถึงการวัดต้นไม้ประมาณ 5 ล้านต้นในป่า

ในปี 2005 Kellndorfer ถอดสัญญานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตรวจจับโโยเรดาร์ เป็นข้อมูลที่เผิดเผยถึงความสูงของพืชพรรณ เขาหักลบความสูงเรือนยอดไม้จากความสูงของภูมิประเทศ นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถประเมินความสูงและความหนาแน่นป่าไม้และพืชพรรณที่ปกคลุมพื้นผิวได้

แต่ตัวเลขเหล่านั้นเป็นแค่การเริ่มต้น ทีมของ Kellndorfer รวมข้อมูลของพวกเขาเข้ากับ National Land Cover Database ที่สร้างขึ้นจากภาพดาวเทียม Landsat พวกเขาวิเคราะห์ภาพเหล่านั้นทางด้านชีวิทยาและธรณีวิทยา ตรวจสอบว่า ความสูงต่ำของภูมิประเทศนั้นส่วผลอย่างไรต่อความสูงและความหนาแน่นของต้นไม้ ที่ความสูงระดับหนึ่งต้นไม้ชนิดไดที่เติบโตได้หรือไม่ได้

ปริศนาสุดท้ายคือข้อมูลจริงในภาคพื้นดิน Kellndorfer รับความช่วยเหลือจาก Elizabeth LaPoint และทีมงานในโครงการวิเคราะห์และสำรวจป่าไม้ (Forest Inventory and Analysis) ของ the U.S. Forest Service เจ้าหน้าที่ป่าไม้ของมลรัฐทำการสำรวจประชากรป่าไม้ มีแปลงสำรวจป่าไม้ทุก ๆ 6,000 เอเคอร์ของพื้นที่ป่า และวัดต้นไม้ในแปลงสำรวจอย่างน้อยทุกๆ 5 ปี

อย่างไรก็ตาม แปลงสำรวจเหล่านี้ ไม่เอื้อต่อการสำรวจโดยตรงหรือการศึกษาโดย Kellndorfer หรือใครก็ตามที่อยู่ภายนอก เนื่องจากเป็นมาตรการเพื่อป้องกันความสอดคล้องของข้อมูลและสิทธิส่วนบุคคลเหนือพื้นที่นั้น ดังนั้น ทีม Woods Hole ได้เตรียมชุดข้อมูลนับพันด้วย 15-20 ตัวแปร เพื่อให้ LaPoint สามารถเปรียบเทียบกับการสำรวจป่าไม้

The NBCD แบ่งสหรัฐอเมริกาออกเป็น 66 นิเวศภูมิภาค ป่าไม้ในพื้นที่ด้านตะวันตกเฉียงเหนือแถบชายฝั่งมหาสมุทรแปซิฟิกมีชีวมวลหนาแน่นมากที่สุดในสหรัฐอเมริกา (Map by Robert Simmon, based on data from Woods Hole Research Center.)

ในที่สุด ทีมวิจัยสามารถสร้างแผนที่ที่มีความละเอียดสูงและเที่ยงตรงมากขึ้นกว่าแผนที่ขนาดใหญ่ของชีวมวลป่าไม้ที่เคยสร้างขึ้น แผนที่ชี้ให้เห็นถึงแบบแผนการทำสัมปทานไม้ในเขตป่าไม้โบราณของ  Pacific Northwest และการปลูกป่าที่มีการจัดการอย่างดีในแถบตะวันออกเฉียงใต้ ในแถบมิด พืืนที่ป่าจะอยู่ตามแนวแม่น้ำและระหว่างชายขอบของพื้นที่เกษตรกรรม

ที่ความสะเอียดสูงสุด แผนที่ของ NBCD แสดงให้เห็นถึงการสัมปทานป่าไม้ในพื้นที่แต่ละแปลง (Map by Robert Simmon, based on data from Woods Hole Research Center.)

Josef Kellndorfer ปิดท้ายว่า ป่าไม้เป็นรากฐานสำคัญต่อกิจกรรมของมนุษย์ เราต้องรู้ว่าเรามีพื้นที่ป่าไม้อยู่เท่าไร และอยู่ตรงไหนบ้าง เพื่อการจัดการและการใช้ประโยชน์ป่าที่เหมาะสม แผนที่ทำให้เรามีเครื่องมืออีกอันหนึ่งที่ช่วยพิจารณาทรัพยากรที่มีคุณค่านี้

มอง “ผืนป่า” แล “คาร์บอน” (2) : ป่าไม้สามมิติ

ธารา บัวคำศรี เรียบเรียงจาก Seeing Forests for the Trees and the Carbon: Mapping the World’s Forests in Three Dimensions (By Michael Carlowicz, Design by Robert Simmon -January 9, 2012)

วิทยาศาสตร์ใช้วิธีการต่างๆ ในการสำรวจป่าไม้ของโลกและชีวมวลของป่า พวกเขาทำการวัดอย่างเป็นระบบจากภาคพื้นดิน เดินป่าเพื่อนับจำนวนต้นไม้ วัดลำต้นและปีนขึ้นไปยังเรือนยอดของมัน พวกเขาทำการบินเพื่อสำรวจโดยการถ่ายภาพ การใช้เรดาร์เหนือผืนป่าประเภทต่างๆ

โดยการใช้ดาวเทียม นักวิทยาศาสตร์ได้เก็บข้อมูลในระดับพื้นที่และในระดับโลกในเรื่องของ “ความเขียว (greenness) ของพื้นผิวดินของโลกและประเมินการมีอยู่และหายไปของพืชพรรณ ในขณะเดียวกัน ก็มองหาสัญญานเพื่อแยกแยะต้นไม้กับพุ่มไม้ที่ปกคลุมดิน

นักศึกษาทำการวัดวงรอบต้นไม้ในป่าตามแนวชายฝั่งในรัฐเวอร์จิเนียร์ สหรัฐฯ การศึกษาภาคพื้นดินมีความสำคัญยิ่งยวดในการรับรองความถูกต้องของข้อมูลจากดาวเทียมและการบินสำรวจ (NASA photograph courtesy Lola Fatoyinbo.)

แต่การประเมินชีวมวลของป่านั้น เราต้องรู้เกี่ยวกับพื้นที่ ความหนาแน่น และสิ่งทีสำคัญคือความสูงของต้นไม้ นักวิจัยสามารถทำการวัดชีวมวลของป่าไม้ได้เป็นผลสำเร็จเป็นอย่างดีในพื้นที่ขนาดเล็ก การใช้วิธีการดังกล่าวนี้ในระดับโลกนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงมากและใช้เวลานาน

Jon Ranson นักนิเวศวิทยาป่าไม้ประจำอยู่ที่ศูนย์การบินอวกาศนาซา “เราต้องการเห็นพืชพรรณบนโลกในลักษณะสามมิติ โดยการวัดความสูงของป่า เราสามารถประเมินชีวมวลเหนือพื้นดินและประมาณปริมาณคาร์บอนที่กับเก็บในป่าได้ ยิ่งการวัดมีความเที่ยงตรงเพียงใด การประมาณปริมาณคาร์บอนก็ยิ่งมีความแน่นอนมากขึ้นเพียงนั้น”

แผนที่ฉบับแรกที่ประเมินความสูงของป่าในระดับโลกมีขึ้นในปี 2010 Michael Lefsky จากมหาวิทยาลัยรัฐโคโลราโดในสหรัฐฯ ได้ทำการผนวกเอาภาพกว้างของพื้นผิว(แนวนอน)จากภาพถ่ายแบบ Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) จากดาวเทียม NASA’s Terra and Aqua satellites เข้ากับความสูง(แนวตั้ง) จากดาวเทียม ICESat(NASA’s Ice, Cloud, and land Elevation Satellite)

ความสูงของป่าไม้ของโลกมีระดับตั้งแต่ 40 เมตรในเขตตะวันตกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกาไปจนถนถึง 20 เมตรในเขตป่าบอเรียลในแถบเส้นรอบวงอาร์กติก แผนที่แสดงให้เห็นสีเขียวเข้มซึ่งแสดงถึงป่าไม้ที่มีความสูงกว่า [NASA Earth Observatory map by Jesse Allen & Robert Simmon, using data from Michael Lefsky, Colorado State University].

ผลคือแผนที่ได้แสดงให้เห็นถึงป่าไม้ที่มีความสูงมากที่สุดของโลกในตะวันตกเฉียงเหนือของอเมริกาด้านด้านแปซิฟิกและในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ และป่าไม้ที่สูงน้อยลงไปในแถบพื้นที่ของแคนาดาและเขตยูเรเชีย เรือนยอดของต้นไม้ที่สูงที่สุดคือป่า temperate conifer forests ซึ่งมีต้นไม่จำพวก Douglas fir, western hemlock, redwood และ sequoia อยู่หนาแน่น และโดยทั่วไปไม้เหล่านี้สูงได้มากกว่า 40 เมตร ป่าบอเรียล(Boreal forests) ที่มีต้นไม้อย่าง spruce, fir, pine, และ larch โดยทั่วไปโตมีความสูงเสียดขึ้นฟ้าอยู่ในราว 20 เมตร ในระหว่างนั้นจะเป็นป่าไม้ที่มีพืชใบกว้างในเขตอบอุ่นของยุโรปและป่าฝนเขตร้อนที่ยังไม่ถูกรบกวน ซึ่งความสูงเฉลี่ยจะอยู่ในราว 25 เมตร

หัวใจสำคัญของการทำแผนที่นี้คือข้อมูลจากระบบ GLAS (Geoscience Laser Altimeter System) บนดาวเทียม ICESat ซึ่งใช้แสงเลเซอร์ส่งลงบนผิวโลกมากกว่า 250 ล้านครั้งในช่วง 7 ปีของการโคจรรอบโลก(2003-2009) และได้วัดพื้นที่ที่มีป่าไม้ปกคลุมบนโลกร้อยละ 2.4 และผืนป่าในพื้นที่ดังกล่าวร้อยละ  24 โดยตรง จากนั้น นำข้อมูลที่เก็บได้จากดาวเทียมมาประเมินโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์

Michael Lefsky ทำการผนวกข้อมูลจากการสังเกตพืชพรรณเข้ากับข้อมูลดาวเทียม ICESat ซึ่งเป็นข้อมูลตามแนวเส้นสีดำในภาพ เพื่อสร้างแผนที่ความสูงของป่าไม้ (NASA map by Jesse Allen and Robert Simmon.)

แผนที่นี้ถือเป็นแผนที่ความสูงป่าไม้ฉบับแรก Lefsky และทีมงานของเขาบอกว่า ยังมีความไม่แน่นอนอยู่อีกมาก นี่เป็นร่างแผนที่ฉบับแรกและต้องมีการทำให้ละเอียดมากขึ้นในอนาคต