Neue Technologie zur Bestimmung der oberirdischen Biomasse in tropischen Regenwäldern
Eine brasilianische Wissenschaftlerin hat in Zusammenarbeit mit einem Forscherteam der britischen Universität Leicester eine Möglichkeit gefunden, Satellitendaten mit Informationen über Landschaftsformen so zu kombinieren, dass wir mehr über die Struktur und Floristik des Regenwaldes am Amazonas erfahren als bisher. Polyanna da Conceição Bispo ist Marie Skłodowska-Curie-Stipendiatin und konnte im Rahmen des Projekts MF-RADAR mit dieser Methodik verschiedene Variablen der Struktur und Artenzusammensetzung des Waldes im nordbrasilianischen Nationalpark Tapajós abbilden und quantifizieren. Dank dieser neuen Informationen verringert sich die Unsicherheit aufgrund der Schätzung von Variablen, die bisher nur schwer abzubilden waren. Mit dieser sicheren Methode werden sie nun sogar für andere Wissenschaftler interessant, die den Kohlenstoffkreislauf in den Tropen untersuchen. „Der Amazonas ist so etwas wie die Lunge der Welt, weil er sehr viel Sauerstoff produziert und für den globalen Wasserkreislauf äußerst wichtig ist“, sagt Heiko Balzter, Projektkoordinator bei MF-RADAR und Professor für physische Geographie an der Universität Leicester, „doch obwohl der Amazonas schon seit langer Zeit kartiert wird, wissen wir immer noch nicht wie viel Biomasse wirklich in den Bäumen vorhanden ist, also wissen wir auch nicht, wie viel Kohlenstoff sie einlagern.“ Integration ist innovativ MF-RADAR kombiniert Geomorphometrie, also die Wissenschaft von der quantitativen Landoberflächenanalytik, mit satellitengestützter Fernerkundung auf Basis der Technologie des Synthetic Aperture Radar oder kurz SAR. Dieser integrative Ansatz ist hochinnovativ. Dazu hat Dr. Bispo intensiv an Bildverarbeitung per SAR und Lidar gearbeitet und dann Datensätze aus dem Regenwald im Amazonasgebiet integriert, die ein Multifrequenzradar für die Frequenzbänder X, C und L ausgibt. Im Rahmen ihres zweijährigen Stipendiums konnte sie herausragende Feldforschung in Tapajós betreiben und wurde an die Europäische Weltraumorganisation, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie die Universität Oxford abgeordnet. In dieser Zeit hat sie ein Netzwerk zum Wissensaustausch aufgebaut, von dem die über 25 Forscher am Zentrum für Landschafts- und Klimaforschung der Universität Leicester noch heute profitieren. Es ist ihr unter anderem gelungen, herauszufinden, inwiefern Eigenschaften des Waldes – insbesondere Artenvielfalt, Artenreichtum und oberirdische Biomasse – von räumlichen oder ökologischen Faktoren bestimmt werden. Diese wurden hierbei per Geomorphometrie dargestellt. Biomasse und Topographie „Unseren Ergebnissen zufolge lassen sich sogar in Gegenden mit wenig variabler Topographie 27 % der Verteilung oberirdischer Biomasse in Tropenwäldern mit geomorphometrischen Faktoren erklären und 15 % mit einer Kombination von räumlichen und geomorphometrischen Faktoren. Topographie kann also einen großen Anteil der Verteilung erklären. Tropenwälder sind sehr komplex und andere Faktoren wie Boden, Niederschlag oder Temperatur können bei der Waldstruktur und der Verteilung der Flora eine ebenso große Rolle spielen“, so Bispo weiter. Ihrer Aussage nach war dies auch das erste Mal, dass ein Wissenschaftler zur Erforschung dieser Variablen eine solche integrative Methode eingesetzt hat. Mit der Kombination von Geomorphometrie und SAR-Multifrequenzdaten konnte Dr. Bispo nicht nur die Verteilung verschiedener Eigenschaften der Waldstruktur genauer betrachten, wie zum Beispiel Grundfläche, Brusthöhendurchmesser und oberirdische Biomasse, sondern auch die Artenzusammensetzung des Waldes. Das Team von MF-RADAR hat mehrere „Artikel über einige unserer Ergebnisse veröffentlicht. Dabei geht es um das Verhältnis zwischen Topographie und Floristik – also welche Pflanzenarten wo zu finden sind – und die Wechselwirkung zwischen Artenvielfalt, Artenreichtum und der Zusammensetzung eines Waldes und seiner Topographie“, sagt Dr. Bispo. Jetzt, da dieser integrative Ansatz veranschaulicht und validiert worden ist, werden sich für Wissenschaftler ganz neue Forschungsrichtungen ergeben, glaubt Dr. Bispo. „Meiner Meinung nach wird die Integration von Multifrequenzanalysen weitergehen, besonders wenn jetzt so viele neue Missionen bevorstehen, zum Beispiel TanDEM-L und BIOMASS-SAR, die neue Datensätze liefern und mit denen wir Informationen anhand der Biomasse gewinnen können“, sagt sie.
Schlüsselbegriffe
MF-RADAR, Kartierung, Amazonas, Regenwald, Geomorphometrie, SAR, Fernerkundung, Ökologie, Biomasse, Waldstruktur, Floristik