Savannahs utgör en av de största livsmiljöerna i världen, täcker ungefär en femtedel av jordens landyta. De finns främst i Afrika söder om Sahara. Savannahs är inte bara hem för unika vilda djur, inklusive "de fem stora" - den afrikanska elefanten, noshörning, Cape buffalo, leopard och lejon - men också för tusentals endemiska växtarter som baobab, eller apbrödsträd.

"Vad mer, savannorna spelar en betydande roll i den globala koldioxidcykeln och påverkar därför planetens klimatcykler, "säger Victor Odipo från Friedrich Schiller University, Jena (Tyskland). Savannas förmåga att lagra växthusgasen koldioxid bestäms slutligen av mängden träig biomassa ovan jord, tillägger Odipo, en doktorand vid Institutionen för geografi fjärranalys. Än så länge, fastän, det har varit svårt att mäta denna viktiga indikator, med nuvarande klimatmodeller som bygger på grova koluppskattningar. Dock, ett team av geografer från universiteten i Jena och Oxford, och från Tysklands federala institut för geovetenskap och naturresurser, har nu lyckats upprätta en metodik som gör det möjligt för dem att mäta savannernas biomassa ovan jord och registrera även mindre förändringar i ekosystemet. De har presenterat sina resultat i specialistjournalen 'Forests' (DOI:10.3390/f7120294).

Tredimensionell modell av landskapet

Forskarna från University of Jena använder både radardata som registrerats av satelliter och laserscanningdata som samlats in från marken. "Radardata kan registrera biomassan över större geografiska områden, med tanke på dess täckning, men den ger otillräcklig information om vegetationens struktur i lokaliserad skala, "förklarar Victor Odipo. Typiskt för savannen är dess lapptäcke-liknande struktur:en blandning av gräs och buskar med träd av mycket olika höjder, antingen står ensam eller i lappar. För att göra en detaljerad registrering av denna struktur och kunna konvertera den till biomassa, satellitdata kompletteras med markbaserade mätningar. För det här syftet, en terrestrisk laserskanner (TLS) används, som skannar sin omgivning med en laserstråle inom en radie av flera hundra meter. "Detta ger oss en omfattande tredimensionell digital modell av landskapet, vilket möjliggör en exakt analys av vegetationsstrukturen, "säger Jussi Baade, docent i fysisk geografi vid University of Jena.

Efter uttömmande inledande tester i Stadtrodaer -skogen och sluttningarna av Saale -dalen nära Jena, forskarna har nu tillämpat sin metod på savannen i Kruger National Park i Sydafrika. I ett område på cirka nio kvadratkilometer för vilket radarsatellitdata finns tillgängliga, de samlade in laserskanningsdata från mer än 40 tomter, och integrerade dessa data i en modell för beräkning av biomassan. "Laserskanningsdata som samlats in från utvalda punkter ger betydligt mer exakta resultat än satellitradaren, "konstaterar Christian Berger, medförfattare till studien och chef för det forskningsprojekt som Victor Odipos doktorsavhandling bygger på. "Men på egen hand, och på grund av mindre täckning jämfört med luftburna data, denna metod är inte lämplig för att undersöka stora områden. "Som denna studie visar, dock, Genom att kombinera de två metoderna kan man uppskatta biomassa med ett intervall på 2,9 ton per hektar i områden med gräs och buskar till 101,6 ton per hektar i områden med träd.

Övervakning av förändringar i ekosystemet

Dessa resultat kan inte användas för att skapa nya klimatmodeller. "Vi behöver också tillförlitlig data för att övervaka förändringar i savannekosystemet, "säger Victor Odipo. Han pekar på ett överraskande tillfälligt fynd:forskarnas mätningar visade att biomassan för en betydande del av studieområdet i Kruger National Park minskar från år till år." Vi hade inte förväntat oss det, säger Odipo, "med tanke på att detta är ett naturreservat." Det visade sig, dock, att dessa förändringar - till skillnad från de i de flesta oskyddade områden - inte i första hand var resultatet av mänsklig aktivitet, utan snarare elefanternas arbete, som fäller ner ett stort antal träd.

Denna studie stöddes av German Academic Exchange Service (DAAD), den tyska forskningsstiftelsen (DFG), och Federal Ministry of Education and Research (BMBF). Den markbundna laserskannern förvärvades med hjälp av EFRD -medel från fristaten Thüringen.