Un nuevo mapa muestra la altura de los bosques de la Tierra, desde árboles jóvenes achaparrados hasta troncos de más de 50 metros de altura, en toda la superficie terrestre.
De vez en cuando, un nuevo mapa cambia la forma en que vemos nuestro planeta. Este es uno de esos mapas.
El mapa de arriba muestra la altura de los bosques de la Tierra, desde árboles jóvenes rechonchos hasta aquellos de más de 50 metros de altura. Revela algunos patrones que podría esperar, como bosques más altos que abrazan el ecuador en el Amazonas, África central e Indonesia. Pero los árboles altos también aparecen fuera de los trópicos. Por ejemplo, las secuoyas gigantes de California pueden crecer hasta casi 80 metros (260 pies) de altura; los pinos de Bután en el Himalaya oriental alcanzan alturas similares, superando la escala de este mapa.
Pero estos árboles asombrosamente altos son la minoría. Según un equipo de investigación dirigido por Nico Lang del EcoVision Lab en ETH Zürich, solo el 5 por ciento de la superficie terrestre de la Tierra en 2020 estaba cubierta por árboles de más de 30 metros de altura.
Creando un modelo entrenado para estimar la altura del dosel a partir de imágenes ópticas
Lang, junto con sus colegas Konrad Schindler y Jan Wegner, produjeron el mapa fusionando datos lidar de la misión Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) de la NASA con imágenes ópticas de los satélites Sentinel-2 de la Agencia Espacial Europea. Los perfiles lidar de GEDI brindan alturas de dosel detalladas, pero los perfiles cubren áreas limitadas. Los datos ópticos de Sentinel-2 tienen una cobertura abundante, pero no están diseñados para medir la altura del dosel. Los investigadores utilizaron los datos de GEDI para entrenar un modelo de aprendizaje profundo capaz de estimar las alturas del dosel a partir de imágenes de Sentinel-2 en cualquier lugar de la Tierra.
En un nivel muy básico, funciona así: una computadora examina millones de ejemplos de patrones de brillo contenidos en los píxeles de las imágenes ópticas de Sentinel-2. Luego, al algoritmo se le da la altura del árbol en el píxel central de cada región de ejemplo, medida con precisión por el lidar de GEDI. El algoritmo toma esta información y se enseña a sí mismo, aprendiendo qué alturas del dosel están asociadas con ciertos patrones texturales y espectrales en las imágenes. Una vez que el modelo está entrenado, solo se basa en las imágenes ópticas para estimar la altura del dosel.
“Nuestro enfoque en este trabajo era doble: primero, queríamos reducir el error asociado con los doseles altos, ya que normalmente almacenan grandes cantidades de biomasa y carbono”, dijo Lang, un científico de teledetección que desarrolló el enfoque. “En segundo lugar, nuestro enfoque integra técnicas probabilísticas de aprendizaje profundo para estimar la incertidumbre de la estimación de cada píxel. Este es un aspecto importante para informar a los usuarios intermedios sobre los errores esperados en el mapa”.
Los científicos han cartografiado las alturas de las copas de los árboles del planeta antes, pero las tecnologías actuales y el enfoque novedoso han permitido a Lang y sus colegas lograr más detalles. La longitud de cada píxel en estos mapas equivale a 10 metros en el suelo, lo suficientemente detallada como para mostrar algunos patrones interesantes en escalas locales.
El mapa detallado de arriba muestra las alturas del dosel cerca de Eugene, Oregón. Observe el patrón de tablero de ajedrez en el paisaje, que refleja las decisiones de gestión de la tierra tomadas a mediados del siglo XIX, cuando el Ferrocarril de Oregón y California recibió parcelas de tierra de millas cuadradas a lo largo de una línea férrea entre Portland y California. Ahora controladas por la Oficina de Administración de Tierras de EE. UU., estas parcelas permanecen en su mayoría boscosas, mientras que las parcelas de propiedad privada en el medio tienden a ser cosechadas para obtener madera. Incluso en medio de las parcelas boscosas, algunos árboles son un poco más altos que otros.
Las vistas detalladas también revelan que las alturas más altas del dosel a menudo ocurren dentro de los límites de las áreas protegidas.
Este mapa, por ejemplo, muestra los árboles comparativamente más altos del bosque de Nyungwe en Ruanda. Declarada reserva forestal en 1903, se restringió el desmonte pero la ley no se aplicó de manera consistente. En 2005, el bosque fue declarado parque nacional. Desde entonces, varios proyectos han tenido como objetivo proteger mejor los árboles e impulsar el ecoturismo y la educación sobre la biodiversidad en el parque.
No todos los árboles altos tienen este nivel de protección. Al analizar el mapa global, Lang y sus colegas encontraron que solo el 34 por ciento de las copas altas del planeta (más de 30 metros) se encuentran dentro de las áreas protegidas.
Aplicaciones e investigación futura
Mapas como estos podrían contribuir a futuros estudios sobre ecosistemas forestales y tal vez informar la gestión forestal. Por ejemplo, la investigación ha demostrado que los búhos manchados en California prefieren árboles altos, en lugar de rodales más cortos y densos. Los mapas también podrían ayudar en los estudios climáticos, dado que los árboles altos almacenan abundantes cantidades de carbono sobre el suelo en sus troncos y ramas.
«Esperamos que este trabajo avance en la investigación futura en el modelado del clima, el carbono y la biodiversidad», dijo Lang. “También esperamos que nuestro mapa disponible gratuitamente pueda apoyar el trabajo de los conservacionistas”.
Imágenes del Observatorio de la Tierra de la NASA por Joshua Stevens , utilizando datos cortesía de Lang, N. et al. (2022). Relato de Kathryn Hansen .
Fuente: NASA Earth Observatory (Observatorio de la Tierra de la NASA).
Artículo original: ‘Scientists Show How Forests Measure Up‘. Kathryn Hansen, Joshua Stevens. May 13, 2022.
Referencias y recursos
- Antioch University History of the Nyungwe National Park. Accessed May 11, 2022.
- Duncanson, L. et al. (2022) Aboveground biomass density models for NASA’s Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) lidar mission. Remote Sensing of Environment, 270, 112845.
- ETH Zürich (2022, April 20) Neural network can read tree heights from satellite images. Accessed May 11, 2022.
- Lang, N. et al. (2022) A high-resolution canopy height model of the Earth. arXiv:2204.08322v1, cs.CV.
- NASA Earth Observatory (2019, June 30) Roseburg, Oregon.
- North, M. P. et al. (2017) Cover of tall trees best predicts California spotted owl habitat. Forest Ecology and Management, 405, 166–178.
- Oregon State University (2015, April 16) The checkerboard effect. Accessed May 11, 2022.
Sobre la tecnología LIDAR
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