“มอง” ผืนป่า “แล” คาร์บอน (3) : การทำแผนที่คาร์บอนชีวมวลของป่าเขตร้อน

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)

Sassan Saatchi นักวิทยาศาสตร์ด้านรีโมตเซนซิ่งประจำ ณ ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory ของนาซา เป็นคนหนึ่งของทีมที่ทำงานเรื่องแผนที่ป่าไม้ เขาใช้ข้อมูลดาวเทียมเพื่อดูภาพรวมของพื้นที่ป่าไม้และปริมาณคาร์บอน งานของเขาเน้นไปที่พื้นที่ป่าทึบในส่วนที่เป็นตอนกลางของพื้นผิวโลก

ป่าไม้เขตร้อนอย่างเช่นที่กาบอง ทวีปอาฟริกาเป็นแหล่งเก็บสะสมคาร์บอนที่มีความสำคัญที่สุดแห่งหนึ่ง (Photography courtesy Sassan Saatchi, NASA/JPL-Caltech.)

Saatchi เล่าว่า “ผมเดินทางเข้าในในป่าเขตร้อนครั้งแรกในปี 1994 เพื่อทำโครงการในพื้นที่ชายฝั่งทะเลบาเฮียนของบราซิล ผมยังจำความสลับซับซ้อนและความงามของผืนป่านั้นได้ดี ผมหลงไหลในภูมิประเทศ ที่มีความหลากหลายของพรรณพืชและสัตว์ป่า และกับผู้คน ทุกครั้งที่คุณเห็นป่าเขตร้อน คุณจะพบสิ่งใหม่ ๆ ในฐานะที่ผมมีพื้นฐานด้านฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ ป่าไม้เป็นระบบที่ซับซ้อนและท้าทายที่สุดในการทำความเข้าใจและสร้างแบบจำลอง”

การที่ป่าเขตร้อนเจริญเติบโตตลอดทั้งปี จึงเชื่อว่าป่าเขตร้อนเป็นแหล่งที่มีผลิตภาพมากที่สุดในโลก ป่าเขตร้อนเก็บคาร์บอนปริมาณมหาศาลไว้ในเนื้อไม้และรากของต้นไม้ ถึงกระนั้น นักวิทยาศาสตร์ ยังทำได้เพียงการประมาณและคาดเดาอย่างกว้างว่ามีคาร์บอนอยู่เท่าใด

ในป่าไม้ในเขตซีกโลกเหนือแถบสหรัฐอเมริกา แคนาดาและยุโรป มีระบบด้านป่าไม้ที่ทันสมัยในการวัดโครงสร้างและชีวมวลระดับพื้นที่ ในเขตร้อน เราไม่รู้เลยว่าคร์บอนในป่ามีการกระจายตัวอย่างไรในระดับพื้นที่

สิ่งที่นักวิจัยรู้ก็คือการทำลายและความเสื่อมโทรมของป่าเขตร้อนมีส่วนสำคัญในการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ราวร้อยละ 10-20 ภาพถ่ายจากดาวเทียม กระสวยอวกาศและสถานีอวกาศนานาชาติได้แสดงให้เห็นถึงควันไฟจากการเผาไหม้ทำลายป่ามาเป็นนับทศวรรษ

การทำลายป่าไม้เป็นธุรกิจขนาดใหญ่ โดยที่ผู้ผลิตปาล์มน้ำมัน ถั่วเหลือง เนื้อวัวและหนังสัตว์ รายใหญ่ได้เพิ่มแรงกดดันต่อผืนป่าเขตร้อนจากเกษตรกรรายย่อยที่ยากจนและทำงานเลี้ยงตนเองไปวัน ๆ  ความต้องการสินค้าที่เกี่ยวกับการการทำลายป่าต่าง ๆ เหล่านี้ที่เพิ่มสูงขึ้นทั่วโลกก็หมายถึงว่า ไฟป่าจะไม่ยุติลงในเร็ววันนี้

ไฟถูกใช้ในการแผ้วถางพื้นที่ป่าในเขตร้อน นักบินอวกาศถ่ายภาพไฟป่าในบราซิลในวันที่ 14 สิงหาคม 2010 จากสถานีอวกาศนานาชาติ (NASA astronaut photograph ISS024-E-11941,courtesy the NASA-JSC Earth Observations Lab.)

ผืนป่าเขตร้อนมีความหลากหลายทางชีวภาพสูง และเปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะทางภูมิทัศน์และการปฏิสัมพันธ์ภูมิอากาศเป็นอย่างสูง แต่การวัดและติดตามตรวจสอบพื้นที่ป่าเขตร้อนนั้นแย่มาก Saatchi บอกว่าเขาทำงานโดยใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์และการวัดทุกชนิดเพื่อทำความเข้าใจและสร้างแผนที่แห่งความสลับซับซ้อนนี้ขึ้นมา

เขาทำงานกับเพื่อร่วมงานของสถาบัน 10 แห่งทั่วโลก รวมถึง Michael Lefsky  เขาได้จัดทำการวัดเชิงวิเคราะห์และรวบรวมข้อมูลจากอุปกรณ์อวกาศ คือ GLAS lidar บนดาวเทียม ICESat, MODIS,  QuikSCAT scatterometer และ Shuttle Radar Topography Mission—และจากแปลงป่าไม้ภาคพื้นดินอีก 4,079 จุด ทีมงานใช้ข้อมูลการวัดความสูงของป่ามากกว่า 3 ล้านของการวัด และโยงเข้ากับขัอมูลการวัดป่าไม้ภาคพื้นดิน พวกเขาคำนวณหาปริมาณคาร์บอนที่เก็บในเนื้อไม้และในรากไม้ จากนั้น นำมาประมาณหาค่าของพื้นที่ป่าโดยรวมโดยฌฉพาะในพื้นที่ที่มีการเก็บข้อมูลตัวอย่างภาคพื้นดินไมมากนักและมีลักษณะนิเวศป่าไม้ที่เป็นที่รับรู้กัน

ผลการศึกษาถูกนำเสนอในเดืิอนพฤษภาคม 2011 คือ benchmark map ของแหล่งเก็บคาร์บอนชีวมวลครอบคลุมอาณาบริเวณ  9.65 ล้านตารางไมล์ ใน 75 ประเทศบนสามทวีป ถือเป็นแผนที่ไหม่ที่เป็นความพยายามครั้งแรกในการวัดเชิงปริมาณอย่างเป็นระบบของการกระจายตัวของคาร์บอนในป่าเขตร้อนทั้งหมดของโลก

แผนที่แสดงคาร์บอนที่สะสมอยู่รูปของชีวมวลในเกาะนิวกินี (NASA map by Robert Simmon, using data from Saatchi et al., 2011)

นักวิจัยพบว่าคาร์บอนเกือบ 247 กิกะตัน นั้นเก็บสะสมอยู่ในป่าเขตร้อน โดยที่ 193 กิกะตันอยู่ในต้นไม้ กิ่งก้านและใบที่เหนือดิน สัดส่วนของคาร์บอนอยู่ในป่าไม้ในอเมริกากลางและใต้ร้อยละ 49 และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ร้อยละ 26 ส่วนผืนป่าในอาฟริกาทางใต้ของทะเลทรายสะฮารามีคาร์บอนเก็บสะสมร้อยละ 25

พื้นที่ป่าของเกาะนิวกินีซึ่งมีปาปัวเป็นส่วนหนึ่งของอินโดนีเซีย ข้อมูลสมบูรณ์ในเรื่องคาร์บอนชีวมวลที่จะแสดงเป็นสีเขียว ส่วนข้อมูลจากการวัดที่ยังไม่สมบูรณ์จะเป็นสีส้มและแดง (NASA map by Robert Simmon, using data from Saatchi et al., 2011)

แผนที่นี้มิได้เพียงแสดงแต่เฉพาะแหล่งกักเก็บคาร์บอนแต่ยังให้ภาพชัดเจนของคุณภาพและความแน่นอนของการประเมิน โดยความคลาดเคลื่อนที่จะอยู่ที่ราวร้อยละ 1 ถึง 5 ซึ่งเมื่อเทียบกับการประเมินชีวมวลของป่าภาคพื้นดินจะคลาดเคลื่อนราวร้อยละ 10 ถึง 20 ในกรณีของแปลงขนาดใหญ่ ดังนั้น ความคลาดเคลื่อนของการวัดในระดับโลกนี้ถือว่ารับได้

เมื่อเรารู้ถึงระดับของความคลาดเคลื่อน ก็จะเป็นสิ่งสำคัญที่สร้างความมั่นใจให้กับผู้เกี่ยวข้องกับการจัดการพื้นที่ป่าไม้รวมกับนักเศรษฐศาสตร์ซึ่งพยายามจะประเมินความจำเป็นและคุณค่าของป่าไม้ และทำให้นักวิจัยทราบว่ามีเนื้องานวิจัยอะไรบ้างที่ต้องเน้นให้ความสำคัญ

เราสามารถใช้วิทยาศาสตร์โดยการศึกษาความไม่แน่นอนและวัฐจักรคาร์บอนในส่วนภาคพื้นดินของโลกนั้นมีความไม่แน่นอนมากๆ การเก็บข้อมูลภาคพื้นดินมีจำกัดนานับประการเพราะความยากในการเข้าถึงและขาดโครงสร้างพื้นฐาน สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องจำเป็นมากนัก แต่เราจำเป็นต้องมีระบบในการวัดและประเมินพื้นที่ป่าเขตร้อนอย่างโปร่งใสและเป็นระบบมากขึ้น

มอง “ผืนป่า” แล “คาร์บอน” (1)

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)

ป่าไม้ให้ความชื้น ความร่มเย็นและเต็มอ็อกซิเจน ต้นไม้ช่วยกันลมและกันแดด เป็นที่อยู่อาศัยของสรรพชีวิต หยั่งรากลงบนผืนดิน ดูดซับและชะลอการไหลของน้ำ

ป่าไม้เป็นแหล่งอาหาร ยารักษาโรค เชื้อเพลิงและวัสดุก่อสร้างที่มนุษย์นำมาใช้ในการดำรงชีวิต ป่าไม้ยังช่วยคงสมดุลของวัฐจักรคาร์บอน

นักวิทยาศาสตร์ประมาณว่ามนุษย์เราช่วยกันปล่อยคาร์บอนราว 9 พันล้านตัน (ส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนไดออกไซด์) ในแต่ละปีจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและจากการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน คาร์บอนไดออกไซด์ราว 4 พันล้านตัน เข้าไปสะสมในชั้นบรรยากาศและราว 2 ล้านตันถูกดูดซับโดยมหาสมุทร และอีก 3 พันล้านตัน เข้าไปในระบบนิเวศภาคพื้นดิน แต่แหล่งดูดซับคาร์บอน (sinks) อยู่ ณ บริเวณใดบ้างนั้นยังคงเป็นคำถามใหญ่

ป่าไม้ถือเป็นแหล่งสะสมคาร์บอนที่ใหญ่ที่สุดแหล่งหนึ่งในโลกและปล่อยคาร์บอนออกสู่ชั้นบรรยากาศผ่านกระบวนการทางธรรมชาติและกิจกรรมของมนุษย์ พื้นที่ป่าไม้ครอบคลุมผิวโลกภาคพื้นดินอยู่ในราวร้อยละ 30 ในขณะที่มีผลิตภาพของพรรณพืช (plant productivity) คิดเป็นร้อยละ 50 คาร์บอนที่กักเก็บในผืนดินกว่าร้อยละ 45 นั้นเกี่ยวข้องกับผืนป่า

ในอดีต ป่าไม้เก็บคาร์บอนไว้มากหรือน้อยกว่า? ป่าไม้สามารถเก็บสะสมคาร์บอนมากขึ้นในอนาคตหรือไม่? เหล่านักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่รู้คำตอบจริงๆ ในเรื่องนี้ สิ่งที่พวกเขารู้ก็คือกิจกรรมของมนุษย์ช่วยทำให้มีการปล่อยคาร์บอนจากแหล่งสะสมที่เสถียรและมีระยะยาว เช่น หิน การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและป่าดงดิบเขาดึกดำบรรพ์ เป็นต้น นำไปสู่ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมโดยตรงในระยะสั้น

ตัวอย่างเช่น เมื่อเราตัดไม้ทำลายป่า เราตัดเอาไม้ใหญ่ที่สามารถเก็บสะสมคาร์บอนในต้น กิ่งก้านสาขามาเป็นนับร้อยๆ ปี เมื่อเราแทนต้นไม้ที่ตัดออกด้วยการปลูกพืชเศรษฐกิจหรือเปลี่ยนเป็นทุ่งหญ้าเลี้ยงสัตว์ซึ่งสะสมคาร์บอนน้อยกว่าในระยะสั้น

80 ปีหลังจากต้นไม่ในผืนป่าแห่งบริติชโคลัมเบียถูกโค่นลงครั้งแรก ไม้ต้นดังกล่าวก็ยังไม่อาจฟื้นคืนกลับเป็นต้นไม้ที่ยิ่งใหญ่ต้นเดิม (Photograph ©2007 Aviruthia.)

สตีฟ รันนิ่ง นักนิเวศวิทยาป่าไม้ที่มหาวิทยาลัยมอนตานากล่าวว่า “แหล่งสะสมทางธรรมชาติที่ใหญ่ที่สุดของคาร์บอนในภาคพื้นดินอยู่ในป่าไม้และต้นไม้ของเรา และแหล่งคาร์บอนที่ใหญ่ที่สุดในภาคพื้นดินก็คือผืนป่า สิ่งสำคัญที่สุดคือ เราสามารถเข้าใจว่าเรามีปริมาณคาร์บอนอยู่เท่าใด(carbon budget) ก็โดยการสำรวจเก็บข้อมูลคาร์บอนที่มีอยู่ในต้นไม้และป่าไม้ของเรา”

การวัดคาร์บอนนั้นดูจาก “ชีวมวล” ซึ่งเป็นมวลรวมของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง  หลักการง่าย ๆ ทั่วไปของนักนิเวศวิทยาคือ ปริมาณคาร์บอนที่สะสมในต้นไม้จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของต้นไม้นั้นเมื่ออยู่ในสภาพแห้ง(dry biomass) ดังนั้น หากเรารู้คร่าวๆ ว่า “ชีวมวล” ของต้นไม้ทุกต้นในผืนป่าทุกผืนมีปริมาณเท่าใด เราก็จะพอประมาณถึงปริมาณคาร์บอนที่สะสมอยู่ผืนดิน

การทำการวัดชีวมวลของผืนป่าในปีหนึ่ง ๆ ทศวรรษหนึ่งๆ และศตวรรษหนึ่งๆ จะช่วยเราเข้าใจถึงการเคลื่ิอนย้ายของคาร์บอนบนโลก ต้นไม้จึงถูกนำมาใช้เป็นคำตอบให้กับปัญหาปริมาณคาร์บอนของเรา เป็นข้อถกเถียงทางเศรษฐศาสตร์ เช่น บางคนบอกว่า เราก็แก้ปัญหาโดยการทำให้ภูมิทัศน์เขียวขึ้น คำถามคือการปลูกต้นไม้จะช่วยหรือไม่? หรือเราควรจะตัดต้นไม้เพิ่มอีกเล็กน้อย?  มันสำคัญหรือไม่ว่าต้นไม้จะอยู่พื้นที่ไหนก็ได้? ขั้นแรกในการตอบคำถามเหล่านี้คือการค้นหาให้ได้ว่ามีคาร์บอนสะสมในอยู่ต้นไม้และป่าไม้ของเราเท่าใด