Forskare har skapat en ny metod för att mäta kolfluktuationer i skogar; det förväntas förbättra noggrannheten i globala koldioxiduppskattningar.

Med hjälp av mark, luftburet, och satellitdata, ett mångsidigt team av internationella forskare – inklusive NASA-forskare – har skapat en ny metod för att bedöma hur förändringarna i skogarna under de senaste två decennierna har påverkat kolkoncentrationerna i atmosfären.

Förutom att bättre förstå skogarnas övergripande roll i den globala kolcykeln, forskarna kunde också skilja mellan bidragen från olika skogstyper, bekräftar att bland skogar, tropiska skogar är de som är ansvariga för den största komponenten av globala kolfluktuationer – båda absorberar mer kol än andra skogstyper, och släpper ut mer kol i atmosfären på grund av avskogning och nedbrytning.

När man röjer mark för jordbruk, industri, och andra mänskliga aktiviteter ökar koldioxiden i atmosfären, den främsta orsaken till den globala koldioxidökningen under det senaste århundradet är från mänskliga aktiviteter som bränner fossila bränslen som kol och olja. I balans, träd och andra växter drar ut koldioxid ur atmosfären.

Skogens kolflödeskart från webbapplikationen Global Forest Watch, och den medföljande studien publicerad i Naturens klimatförändringar den 21 januari, visa dessa kolfluktuationer från skogar i aldrig tidigare skådad detalj. Detta publicerades bara en dag efter att USA åter anslöt sig till Paris klimatavtal – ett internationellt försök att begränsa den globala temperaturökningen som specifikt lyfter fram att minska utsläppen från avskogning och skogsförstöring.

Genom fotosyntes, skogar absorberar koldioxid från atmosfären för att producera syre, kompletterar den kollektiva andningen av annat liv på jorden som andas syre och driver ut koldioxid.

Enligt forskarna, skogarna absorberade tillsammans cirka 15,6 miljarder ton koldioxid från jordens atmosfär varje år mellan 2001 och 2019, vid avskogning, bränder, och andra störningar släppte ut i genomsnitt 8,1 miljarder ton koldioxid per år. Skogar runt om i världen beräknas absorbera cirka 7,6 miljarder ton, fungerar som en nettokolsänka på ungefär 1,5 gånger de årliga utsläppen från hela USA.

"Skogar fungerar som en tvåfilig motorväg i klimatsystemet, sa chefsutredaren Nancy Harris, som fungerar som forskningschef för World Resources Institute (WRI) Forests Program. "En detaljerad bild av var båda sidor förekommer - skogsutsläpp och skogsavverkningar - ger insyn i övervakningen av skogsrelaterade klimatpolitik."

Denna nya metod integrerar datauppsättningar från många källor, inklusive rapporter på plats, flygdata, och satellitobservationer, att skapa det första konsekventa globala ramverket för att uppskatta kolflödet specifikt för skogar.

Detta är en förändring från den nuvarande årliga rapporteringen av nationella skogsbruksdata, som fortfarande varierar mellan länder trots standardiserade riktlinjer från Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), bestäms ofta av de tillgängliga resurserna i den regionen. En sådan brist på enhetlighet i data gör att globala koldioxidskattningar kan innehålla en betydande grad av osäkerhet.

"Det som är bra är att vi vet att det finns osäkerhet och att vi faktiskt kan kvantifiera det, " säger medförfattaren Lola Fatoyinbo, en vetenskapsman från NASA Goddards Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Alla uppskattningar kommer med en osäkerhet kring dem, som kommer att bli mindre och mindre i takt med att vi får bättre datauppsättningar."

Biomassauppskattningarna för studien baserades på data från NASAs Ice, Moln, och landhöjdsatellit (ICESat), som i första hand utformades för att spåra förändringar i inlandsisens täckning men också tillhandahåller topografi och vegetationsdata.

Går framåt, NASA:s Carbon Monitoring Systems Biomass Pilot, som kombinerar satellit- och fältdata för att förbättra uppskattningar av vegetation och kolförråd, NASA:s ICESat-2, och Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) – ett laserutrustat instrument ombord på den internationella rymdstationen som registrerar de tredimensionella strukturerna i världens tempererade och tropiska skogar – förväntas ytterligare förbättra förståelsen av kolavskiljningshastigheter i skogslandskap framöver. . Som en del av GEDI-teamet, Fatoyinbo säger att de kommer att göra flera relevanta dataprodukter såsom profiler för trädkronor och globala kartor över biomassa ovanjord som kommer att vara användbara för att göra framtida koldioxiduppskattningar.

"Det här är en slags stor förändring i paradigmet för att övervaka skogar, " säger Sassan Saatchi, en vetenskapsman vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien och medförfattare till studien. "Det gav en ny bild av var de stora förändringarna sker, när det gäller att både landytan förlorar kol till atmosfären och även absorberar kol från atmosfären."

Det nya tillvägagångssättet hjälpte också till att identifiera vilka skogstyper som har högre osäkerheter, framhäver tropiska skogar, samt tempererade skogar på norra halvklotet. "Där osäkerheterna är stora, det är där vi måste fokusera och få mer data för att kvantifiera bättre, " säger Saatchi.

När ny data är tillgänglig, det är relativt lätt att knäcka de nya siffrorna.

"Sättet det här konfigurerades på är i en molnbaserad plattform, " säger Fatoyinbo. "Om det kommer ut en ny datauppsättning som är mycket bättre än vad som tidigare var tillgänglig, du kan bara gå in och byta den. Det här brukade vara något som tog flera år att göra, och nu kan du göra det på några timmar."

Även om utdata inte förväntas förändras nämnvärt, osäkerheterna kommer att minska, ge forskare en tydligare bild av den globala kolcykeln och hjälpa till att informera beslutsfattare. Till exempel, studien visar att 27 % av världens nettosänkor av kol i skogen finns inom skyddade områden, såsom nationalparker.

Regeringar som vill minska sina utsläpp behöver data som är så korrekta och aktuella som möjligt. Fatoyinbo säger att "det här är ett ramverk som verkligen kan hjälpa till med det."