Czujniki lotnicze w nauce o lasach
Lasy pełnią kluczową rolę jako siedliska i zabezpieczenie bioróżnorodności, a także w gromadzeniu dwutlenku węgla, co sprzyja łagodzeniu zmian klimatycznych. Ludzie również są zależni od lasów, które są źródłem drewna i innych zasobów. Choć naukowcy prowadzą badania nad środowiskiem leśnym pod kątem ekosystemów, społeczności i poszczególnych gatunków drzew, to potrzebne są również obserwacje warstw liści i koron drzew. Tę lukę w wiedzy naukowej spróbowali wypełnić uczestnicy projektu AIRFORS (Aircraft for environmental and forest science), którzy wykorzystali czujniki lotnicze w celu monitorowania właściwości górnych partii roślinności wzdłuż przekroju pionowego, dokonując pomiarów zmian zachodzących na powierzchni za pomocą metody kowariancji wirów. Jednym z celów projektu AIRFORS było znalezienie sposobów na pomiar biomasy drzewnej z samolotów przy pomocy technologii LIDAR, która umożliwia oświetlenie obiektu światłem lesera. Zaawansowane skanery laserowe umieszczone w samolocie wykorzystywane są do rekonstruowania trójwymiarowego kształtu drzew dzięki rejestrowaniu impulsów laserowych w bardzo wysokiej rozdzielczości. Sygnał ten jest analizowany i przekształcany w informacje o odległości o rozdzielczości przestrzennej między dokładnym położeniem samolotu według systemu GPS a powierzchnią gruntu. W czasie krótszym niż godzina lotu metoda ta pozwala uzyskać informacje o wielkości, wysokości i strukturze drzew. W efekcie uzyskujemy dokładny pomiar biomasy bez dużych nakładów finansowych, w porównaniu z pomiarami wykonywanymi przez techników pracujących w terenie. Uczestnicy projektu koncentrowali się także na badaniach atmosfery, dlatego w lekkim samolocie zainstalowano sondę do pomiarów atmosferycznych turbulencji, która miała dostarczyć danych o wysokiej rozdzielczości w zakresie prędkości wiatru, temperatury powietrza, promieniowania globalnego i promieniowania netto oraz turbulencji. Informacje te zostały wykorzystane jako fizyczna podstawa do obliczenia zmian zachodzących na powierzchni w odniesieniu do roślinności. Sonda była częścią powietrznego urządzenia Life Finder, nowego systemu wychwytywania mikroorganizmów znajdujących się w powietrzu i określania, skąd pochodzą i dokąd zmierzają. Połączenie systemu Life Finder z narzędziami genomicznymi opartymi na sekwencjonowaniu DNA i RNA umożliwiło identyfikowanie mikroorganizmów uwalnianych przez lasy. Ponieważ zmiany biologiczne przyczyniają się do opadów i rozprzestrzeniania się bioróżnorodności mikroorganizmów, ich dynamika jest ważna dla ekosystemów leśnych. AIRFORS przyniesie nowe możliwości dotyczące innowacyjnej obserwacji, oceny i monitorowania lasów w oparciu o zastosowanie zaawansowanych czujników lotniczych. Wykorzystanie pomiarów lotniczych w badaniach środowiska znacząco przyczyni się do postępów w europejskiej nauce o lasach.
Słowa kluczowe
Czujniki lotnicze, skala liści, skala korony drzew, AIRFORS, nauka o lasach, kowariancja wirów, wykrywanie i namierzanie z wykorzystaniem światła, system GPS, biomasa, life finder
