WEST LAFAYETTE, Indiana – Purdue University Jingjing Liang hat vom World Resources Institute ein zweijähriges Stipendium in Höhe von 870.000 US-Dollar erhalten, um die globalen Waldkohlenstoffakkumulationsraten zu kartieren.
„Die genaue Erfassung der Kohlenstoffakkumulationsraten bewaldeter Ökosysteme auf der ganzen Welt war schon immer eine herausfordernde Aufgabe, vor allem, weil dazu viele Bodendaten benötigt werden, und derzeit sind solche Daten sehr begrenzt auf die wissenschaftliche Gemeinschaft“, sagte Liang, an außerordentlicher Professor für quantitative Waldökologie und Co-Direktor des Forest Advanced Computing and Artificial Intelligence Lab.
„Diese Aufgabe ist wesentlich anspruchsvoller als die Kartierung von Kohlenstoffemissionen aus Waldverlust“, sagte Nancy Harris, Forschungsdirektorin des Land & Carbon Lab am World Resources Institute, einer gemeinnützigen Forschungsorganisation mit Sitz in Washington, DC Signal in Satellitenbildern, wenn Bäume gefällt werden, was zu einem starken Rückgang der Kohlenstoffvorräte der Wälder und einem relativ abrupten Emissionsimpuls in die Atmosphäre führt. Durch die Sequestrierung akkumulieren Wälder Kohlenstoff allmählich und nichtlinear.
„Auch der fortschrittlichste Satellitensensor kann dies allein nicht zuverlässig erfassen, insbesondere in älteren Wäldern, wo das Signal gesättigt ist. Ein Wald hört auf, höher zu werden, lange bevor er aufhört, Kohlenstoff anzusammeln.“
Die Kohlenstoffakkumulationsraten der Wälder reagieren empfindlich auf die subtilen Veränderungen in drei Komponenten des Waldwachstums: Einwachsen, Aufwachsen und Sterblichkeit. Das Einwachsen stellt die Anzahl kleiner Sämlinge dar, die eine bestimmte Schwellengröße erreicht haben, um als Bäume bezeichnet zu werden. Wachstum ist die allmähliche Zunahme des Durchmessers von Bäumen durch den Prozess der Photosynthese. Zu mehreren Zeitpunkten gemessene bodenbezogene Waldbestandsdaten sind derzeit die einzige zuverlässige Informationsquelle für eine genaue Quantifizierung dieser drei Waldwachstumskomponenten.
„Bisher war es noch nie möglich, die Zuwachs-, Zuwachs- und Sterblichkeitsraten einzelner Waldbestände im globalen Maßstab abzuschätzen. Diese Informationslücke hinterlässt eine große Unsicherheit in Bezug auf Größe, Ort und Trend der globalen Kohlenstoffsenke der Wälder“, sagte Liang.
Das neue Projekt des World Resources Institute in Purdue wird sich auf die massiven bodenbezogenen Waldbestandsdaten mit Neumessungen stützen, die von Science-i und der Global Forest Biodiversity Initiative zusammengestellt wurden. (Foto mit freundlicher Genehmigung von Javier Garcia-Perez) Bild herunterladen
Liang entwickelt ein künstliches Intelligenzmodell, das gesammelte Informationen über Milliarden von vor Ort gemessenen Bäumen mit Satelliten- und anderen Geodaten kombiniert, um lokale Waldwachstumsraten im gesamten globalen Waldgebiet abzubilden.
„Dies wird das erste KI-basierte Waldwachstumsmodell sein, das auf globaler Ebene eingesetzt wird“, sagte er. Neben der genauen Quantifizierung der Kohlenstoffdynamik wird Liangs KI-basiertes Waldwachstumsmodell auch die Dynamik der Waldbiodiversität und Holzqualität erfassen.
„Wir freuen uns, das Wachstum dieser Forschungszusammenarbeit zu unterstützen“, sagte Harris. „Die räumlich granularen Daten, die dieses neue Projekt liefern wird, werden uns helfen, die Rolle der Wälder unseres Planeten bei lokalen, naturbasierten Lösungen zur Eindämmung des globalen Klimawandels besser zu verstehen. Der integrative und global vernetzte Ansatz dieser Initiative steht im Mittelpunkt der Mission der WRI Land & Carbon Lab.“
Die Entwicklung eines solchen Modells erfordert eine enorme Rechenleistung und eine umfassende globale Datenabdeckung. Der Stand der Technik Hochleistungs-Computing-Cluster bei Purdue bietet ausreichend Rechenunterstützung. Dennoch bleibt die Erzielung einer umfassenden globalen Abdeckung von bodenbezogenen Grundstücksdaten eine Herausforderung, insbesondere in tropischen Ländern.
„Die Daten aus diesen Ländern waren historisch begrenzt“, sagte Liang. „Durch das neu gegründete Netzwerk von Wissenschaft-i und sein Schwesterkonsortium, die Global Forest Biodiversity Initiativehaben wir bereits Arbeitsbeziehungen mit einer großen Anzahl von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt, die diese Daten sammeln und weitergeben.“
Liang gründete Science-i, eine webbasierte Kollaborationsplattform, an der mehr als 300 Wissenschaftler auf der ganzen Welt beteiligt sind. Er war auch Mitbegründer der Global Forest Biodiversity Initiative, die eine Datenbank mit 1,3 Millionen Probeparzellen und 55 Millionen Bäumen aufgebaut hat. Diese Datenbank dient als Grundlage des Projekts.
„Wir werden viel mehr Daten sammeln, insbesondere aus dem globalen Süden, um diese Datenlücken zu schließen“, sagte Liang. „Wir werden mehr Menschen einbeziehen, insbesondere diejenigen aus unterrepräsentierten Gruppen.“
Zu den Mitarbeitern dieses Projekts gehören bereits Vertreter indigener Gruppen in ganz Nordamerika, Amazonien, Afrika und anderswo. Ländliche Gemeinden, Forstpraktiker und Bürgerwissenschaftler werden ebenfalls Projektmitarbeiter.
„Wir koproduzieren das Wissen auf der Grundlage des FAIR-Prinzips der globalen Zusammenarbeit: auffindbar, zugänglich, interoperabel und wiederverwendbar“, sagte Liang.
„Bei Science-i arbeiten alle in allen Projekten als gleichberechtigte Partner zusammen. Wir teilen unsere Ergebnisse offen mit transparenten Echtzeit-Diskussionen im gesamten Team. Dann werten wir unsere Forschungsergebnisse aus und konsolidieren sie am Ende. Dies ist eine völlig neue Art der internationalen kollaborativen Forstforschung.“
Die umfangreiche globale Partnerschaft und die umfassende Waldbaumdatenbank, die aus diesem Projekt hervorgegangen sind, werden Purdues ergänzen Initiative Digitale Forstwirtschaftdas darauf abzielt, Technologie und multidisziplinäres Fachwissen zu nutzen, um städtische und ländliche Wälder zu messen, zu überwachen und zu verwalten.
Liang ist Co-Lead, mit Ximena Bernalaußerordentlicher Professor für Biologische Wissenschaftenfür die BiodiversitätsforschungsgemeinschaftTeil von Purdues kürzlich gestartetem multidisziplinären Programm Institut für eine nachhaltige Zukunft.
Land & Carbon Lab (LCL) ist die führende Drehscheibe des World Resources Institute für Geodaten, Analyse und Überwachung des Landes und seiner natürlichen Ökosysteme. Seine Daten- und Überwachungslösungen, zu denen auch die Global Forest Watch-Plattform gehört, sollen dazu beitragen, die Umsetzung und Finanzierung naturbasierter Lösungen für den Klimawandel weltweit zu beschleunigen. LCL bietet: (1) Innovation bei offenen Geodaten für die Land- und Kohlenstoffüberwachung, (2) räumliche Intelligenz zur Unterstützung naturbasierter Lösungsrichtlinien und Zielverfolgung und (3) maßgeschneiderte Tools, die Unternehmen, Regierungen, Organisationen der Zivilgesellschaft und vor Ort helfen Communities treffen datengesteuerte Entscheidungen. LCL arbeitet mit WRI und seinem Netzwerk externer Partner zusammen, um große Geodaten in Aktion und Wirkung umzuwandeln. t
