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Sonntag, 28.05.2017
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Erste Karte der Waldhöhen weltweit

LIDAR-Satellitendaten ermöglichen globale Erfassung und bessere Einschätzung der Klimawirkung

Mithilfe von NASA-Satellitendaten haben Forscher die erste Karte erstellt, die detailliert die Höhen der Wälder weltweit zeigt. Bisher existierten nur regionale Übersichten dieser Art, jedoch keine globale, auf einer einheitlichen Methode basierende. Sie gibt Forschern damit erstmals die Möglichkeit, die klimatische Pufferwirkung der Waldgebiete besser abschätzen zu können, wie sie in der Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters“ schreiben.
Globale Karte der Waldhöhen.

Globale Karte der Waldhöhen.

Wälder sind nicht nur wichtige Lebensräume für Pflanzen und Tiere, sie spielen auch im Klimasystem der Erde eine entscheidende Rolle. Bäume tragen mit dazu bei, Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufzunehmen und zu binden und damit das Treibhausgas längerfristig aus dem Verkehr zu ziehen. Wie stark diese Pufferwirkung des Waldes ist, hängt von seiner Biomasse und seinem Wachstum ab. Ein Indikator dafür ist unter anderem die Höhe der Bäume.

Bisher existierten zwar regionale und lokale Karten der Waldhöhe, nicht jedoch eine globale Übersicht. Zudem wurden die Parameter überall unterschiedlich erfasst und klassifiziert. Jetzt hat ein Team von Forschern unter Leitung von Michael Lefsky von der Colorado State Universität erstmals eine weltweite Waldhöhenkarte erstellt, basierend auf Daten der NASA-Erdbeobachtungs-Satelliten Terra, Aqua sowie Lasermessungsdaten des Satelliten ICESat.

Lasermessungen vom Eissatelliten


Voraussetzung für die Karte war die Lasertechnologie LIDAR, bei der vom Satelliten aus Lichtpulse zur Oberfläche gesendet werden. Diese werden von der Erdoberfläche, aber auch von Baumkronen und anderen Hindernissen reflektiert. Aus den winzigen Zeitdifferenzen der zurückgestrahlten Laserpulse lässt sich eine genaue Topografie des bestrahlten Untergrunds ermitteln, eine Art vertikaler Schnappschuss durch die Kronenstruktur.


„LIDAR ist für diese Art der Messungen einzigartig”, erklärt Lefsky, der für seine Karte den LIDAR des Eissatelliten ICESat „zweckentfremdete“. Wären die Daten im Feld durch Zählen und Messen der einzelnen Bäume erhoben worden, hätte man für ein Gebiet, das LIDAR in Sekunden abscannt, Wochen benötigt. Insgesamt basiert die Karte auf 250 Millionen einzelner Laserpulse, die vom ICESat-Satelliten im Laufe von sieben Jahren gesammelt worden waren. Sie zeigt die durchschnittlichen Baumhöhen pro fünf Quadratkilometer großem Areal.

Aufragender Stamm einer europäischen Buche

Aufragender Stamm einer europäischen Buche

Pazifische Nadelwälder am höchsten


Die neue Karte enthüllt, dass die höchsten Wälder im pazifischen Nordwesten Nordamerikas und in Teilen Südostasiens konzentriert sind. In einem sich über den Norden Kanadas und Eurasiens erstreckenden Bereich dominieren dagegen deutlich niedrigere Baumhöhen. Ursache für diese Unterschiede sind die typischen, an die klimatischen Verhältnisse angepassten Artzusammensetzungen dieser Wälder. Die gemäßigten Koniferenwälder der Pazifikküste sind sehr feucht und enthalten extrem hohe Bäume wie Douglasien, Redwoods und Sequoias, die leicht mehr als 40 Meter Höhe erreichen können.

Im Gegensatz dazu dominieren in den borealen Wäldern Skandinaviens oder Sibiriens Arten wie Fichte, Kiefer, Lärche und Tanne, die meist nur rund 20 Meter hoch werden. Eine Zwischenposition nehmen die Mischwälder unserer Breiten sowie die tropischen Regenwälder ein. Sie erreichen Höhen von rund 25 Metern.

Bessere Abschätzung der Klimawirkung


Doch die Höhe der Wälder ist nicht nur von botanischem Interesse – sie könnte auch wichtige Rückschlüsse auf die Biomasse der Wälder und damit die Pufferkapazität der Bäume für das Treibhausgas CO2 ermöglichen. Es gibt Hinweise darauf, dass junge und feuchte Wälder mehr Kohlendioxid absorbieren als ältere und das in bestimmten Böden besonders viel Kohlenstoff gebunden wird. „Was wir dafür wirklich wollen, ist eine Karte der gesamten oberirdischen Biomasse”, erklärt Richard Houghton, Ökosystemforscher am Woods Hole Research Center. „Die Waldhöhenkarte könnte uns forthin bringen.“

Sassan Saatchi vom Jet Propulsion Laboratory der NASA hat bereits damit begonnen, die Höhendaten mit Waldstatusberichten abzugleichen um daraus eine Biomassenkarte für die tropischen Wälder zu erstellen. Wenn eine solche Karte zukünftig für alle Regionen existiert, könnten Klimamodelle diesen Aspekt des Klimasystems sehr viel genauer abbilden als bisher und die Prognosen entsprechend verbessert werden.

Doch einen praktischen Nutzen hat die Karte schon jetzt: die Höhendaten können beispielsweise in Modelle integriert werden, die die Ausbreitung und das Verhalten von Waldbränden prognostizieren, aber auch bei ökologischen Erhebungen helfen.

Im nächsten Schritt wollen die Forscher nicht nur ihre noch unvollständige Karte mit weiteren LIDAR-Daten erweitern, sie hoffen auch auf den in einigen Jahren startenden Satelliten DESDynI („Deformation, Ecosystem Structure and Dynamics of Ice“), der mehr und genauere LIDAR-Messungen ermöglichen wird. „Wir konnten bisher nie auf eine Karte schauen und sagen, wie hoch das Kronendach ist“, so Lefsky. „Diese Karte ist ein gewaltiger Schritt vorwärts und sie hilft, schon mal die Bühne vorzubereiten für DESDynI, weil sie zeigt, dass die Technik funktioniert.“
(NASA, 22.07.2010 - NPO)
 
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