Monitorování lesních ekosystémů

Lesy pokrývají v současnosti asi 30% povrchu souše a pro život na Zemi mají nedocenitelný význam. Lesy hrají nezatupitelnou roli při utváření klimatu tím, že produkují kyslík a naopak pohlcují oxid uhličitý - jeden z hlavních plynů, jehož zvýšená koncentrace přispívá k zintenzivnění skleníkovému efektu a k možné globální změně klimatu.

Lidstvo již několik tisíciletí využívá lesy jako zdroj cenné suroviny. Více než polovina vytěženého dřeva se používá jako palivo, dále ve stavebnictví, v nábytkářském průmyslu, na výrobu celulózy a papíru. Některé druhy stromů jsou zdrojem korku (korkový dub), latex z kaučukovníku, dále pak chinin z kůry chinovníku, který se používá proti malárii, pryskyřice z borovic atd

Při správném hospodaření představují lesy obnovitelný zdroj. Les zničený ohněm má schopnost přirozené obnovy. V případě rozsáhlého kácení tropických deštných pralesů či v případě poškozoení lesních ekosystémů emisemi, nelze lesní biomasu jednoduše obnovit a lesů ubývá.

Odlesňování může mít velmi vážné konsekvence pro klimatické poměry v lokálním, regionálním i globálním měřítku. Výsledkem odlesňování a změn v charakteru aktivnho povrchu můžedocházet ke zvyšování extremity klimatu, ke změnám v prostorovém rozložení řady meteorologických prvků. Dalším vážným důsledkem odlesňování je intenzifikace erozních procesů, kdy voda se na odlesněných plochách nestačí vsakovat, vytváří se erozní rýhy a voda, která se v zalesněné krajině akumulovala, z krajiny rychle mízí. Výsledkem těchto porcesů může být postupná desertifikace a rozšiřování pouštních oblastí. Zrychlení odtoku v odlesněných oblastech může vést až ke katastrofálním povodním. S procesy odlesňování úzce souvisí také změny biodiverzity v lesních ekosystémech a procesy degradace půd.

Problém odlesňování a DPZ

Stav a vývoj lesních ekosystémů lze s úspěchem sledovat pomocí metod dálkového průzkumu Země. Lesnictví je jednou z oblastí, ve ktarých má využívání leteckých a družicových snímků dlouhou tradici. Leteckých snímků se využívá především v lokálním měřítku, družicové snímky poskytují cenné informace i v regionálním rozsahu. Mezi hlavní oblasti využití obrazových materiálů DZP patří:

Sledování a řízení těžby lesní hmoty
Klasifikace lesních ekosystémů, mapování druhové skladby lesa
Sledování zdravotního stavu lesních ekosystémů
Hodnocení škod způsobených lesními požáry, škodlivými látkami v ovzduší apod.

Kácení deštných tropických pralesů

Přesto, že ke kácení tropických deštných pralesů dochází již několik století, ve 20. století nabylo takové intenzity, že pokud by pokračovalo v nezměněné míře tímto tempem dále, během příštích 100 roků by tropický deštný prales zmizel úplně. Kácení pralesů má mnoho příčin. Jednou z hlavních je extenzivní zemědělství a snaha získat nové plochy pro pěstování plodin a pastvu dobytka.
Dalším důvodem je kácení lesa za účelem těžby dřeva. V některých oblastech jsou těženy jen vzácné druhy dřev, jinde však dochází k holosečím (clearcutting). Při těžbě dřeva se často využívá těžké mechanizace, která nezvratně ničí nejenom lesa, ale i půdu, narušuje koloběh vody či má za příčinu procesy eroze. I v případě méně drastických zásahů do lesních ekosystémů se odhaduje, že postupná regenerace lesa trvá vždy déle jak 50 roků. Podle odhadů FAO bylo během osmdesátých let 20. století zničeno každoročně 53 tis. čtv. Mil tropického lesa, , z toho celých 21 tis. čtv. Mil připadá na Jižní Ameriku – zvláště na povodí Amazonky. …

Digitální fotografie pořízená z mezinárodní vesmírné stanice (International Space Station) v dubnu 2001 má původní prostorové rozlišení asi 6 metrů a ukazuje proces odlesňování ve východní Bolívii. V rámci projektu s názvem Tierras Bajas bylo do této oblasti přesídleno obyvatelstvo z oblasti Altiplana za účelem pěstování sójových bobů. Osadníci vytvářejí jednotlivé malé komunity vzdálené asi 5 km od sebe a rovnoměrně rozmístěné po ploše lesa. Jeho exploatace vytváří pravidelnou strukturu koncentricky uspořádaných nově zakládaných polí.
(Image ISS002-ESC-5654 was provided by the Earth Sciences and Image Analysis Laboratory at Johnson Space Center)

Na tomto snímku v jeho pravé horní části lze identifikoat přehrahu Tucuruí na řece Tocantins (Brazilský stát Pará). Výstavba přehrady a velké hydroelektrárny způsobila vážné ekologické problémy v celé oblasti spojené s úhynem ryb, rozšířením komárů a výrazném zvýšení onemocnění malárií. Dalším příkladem typických struktur, které lze na družicových snímcích sledovat a které souvisejí s procesy odlesňování jsou tzv. fishbones - rybí kosti. Tyto struktury lze nalézt v horní části snímku a lesy jsou káceny za účelem získání nové půdy pro pěstování zemědělských plodin a chovu dobytka. Tento obrazový záznam byl pořízen skenerem MODIS umístěným na družici TERRA a červené body lokalizují lesní požáry v oblasti. Odlesněná půda je na snímku patrná především v jeho pravé dolní části, vegetace zůstává pouze podél menších vodních toků. Světlá linie v této části snímku je řeka Araguaia, její vody v důsledku odlesňování odnášejí značné množství sedimentů.
(Image courtesy Jacques Descloitres, MODIS Land Rapid Response Team at NASA GSFC)

Lesní požáry

Snímek v přirozených barvách ze skeneru MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer) umístěného na družici TERRA z počátku května roku 2001 ukazuje oblast řeky Xingu v brazilské části Amazonie. Na snímku jsou patrná oblaka kouře pocházející z lesních požárů, které jsou na snímku vyznačeny červeně. Plochy původního lesa mají tmavě zelenou barvu, plochy vytěžené jsou na snímku světle zelené až hnědé. V této oblasti je vypalování lesa hlavním způsobem zíszávíní nové zemědělské půdy. Požáry jsou zakládány především v období od července do září, přesto blo možno na tomto snímku z počátku května identifikovat více jak 20 ohnisek požárů. Na snímcích z termální časti spektra vytvořených skenerem MODIS je možné ohniska požárů přímo lokalizovat
(Image courtesy Jacques Descloitres, MODIS Land Rapid Response Team)

Tato dvojice snímků ukazuje rozdílné možnosti lokalizace ohnisek lesních požárů na snímcích požízených v různých intervalech spektra. Na horním snímku, který byl pořízen ve viditelné části spektra, jsou základní druhy porvrchů zobrazeny v přirozených barvách a je na něm patrný především oblak kouře. Dolní z dvojice snímků byl vytvořen jako nepravě barevná syntéza ze snímků z blízké infračervené části spektra. Povrchy, které mají teplotu výrazně vyšší než je běžná teplota - v tomto případě ohniska požárů, lze na infračervených snímcích dobře loklaizovat. Zde jsou znázorněny červenou barvou. Přesná lokalizace ohnisek požárů na snímcích výrazně pomáhá při likvidaci požárů.

Protože na odlesněných plochách dochází k výrazně změně drsnosti povrchu a také ke změně vlhkostních poměrů, lze k monitorování rozsahu oldesněných ploch využít i radarových snímků. Yellowstone National Park je nejstarším národním parkem ve Spojených Státech. V roce 1988 byl postižen mohutným požárem. Radarový snímek pořízený z raketoplánu Endeavour zachycuje situaci po šesti letech. Snímek vlevo byl pořízen syntetickým radarem SAR pracujícím v L pásmu (vlnová délka 24 cm) s VH polarizací dne 2. října 1994 a zachycuje plochu přibližně 45 x 71 km. Snímek vpravo je mapou vytvořenou z radarového obrazového záznamu pořízeného v C pásmu ( vlnová délka 6 cm) a mapuje množství zelené hmoty (váhu biomasy v tunách na hektar). Mapa vznikla na základě empiricky odvozených vztahů mezi radarovým snímkem a pozemními měřeními a pozorováními. Modrou barvou jsou podány vodní plochy. Ostatní plochy představují bezlesé povrchy s množstvím biomasy do 4 t/h (hnědá barva) Lesy, které nebyly poškozeny požárem znázorněné zelenou barvou jsou charakerizovány množstvím biomasy více jak 35 t/h. Na radarovém snímku vlevo je plocha jezera v dolní části podána téměř černou barvou. Bylo zjištěno, že postupná obnova lesa těsně koreluje s intenzitou požáru a také s půdními podmínkami.

Pro srovnání lze uvést snímek Yellowstonského národního parku požízený družicí LANDSAT 7 v polovině července roku 1999. Na nepravě barevné syntéze vytvořené z pásem 5 (R) 4 (G) a 2 (B)

Studium zdravotního stavu lesů

Využití multispektrálních obrazových záznamů pro studium zdravotního stavu lesa a vegetace obecně je založeno na poznatcích o spektrálním chování vegetační složky krajiny. Pro zdravou vegetaci je typický poměrně výrazný rozdíl v odrazivosti v oblasti červené viditelné části spektra a blízké infračervené části spektra. Tohoto rozdílu se využívá pro výpočet tzv. vegetačních indexů, o kterých se více můžete dozvědět na těchto stránkách . Pokud je rostlinný kryt vystaven určitému druhu stresu - například když dochází k usychání nadzemních částí rostlin na konci vegetačního období nebo k usychání listů či jehličí v důsledku jejich poškození znečišťujícími látkami v ovzduší - projeví se tato skutečnost nejprve ve snížené odrazivosti v blízké infračervené části spektra. Pokud tedy máme k dispozici snímky z tohoto intervalu vlnových délek, je možné na nich studovat rozsah a stupeň poškození vegetačního krytu dříve, než jsou tyto procesy usychání rostlin pozorovatelné v přírodě.

Pro studium změn v rozloze lesních porostů i pro studium zdravotního stavu lesa se velmi často pužívá multispektrálních snímků pořízených z družic LANDSAT. následující série snímků ukazuje část Jizerských hor v prostoru mezi přehradními nádržemi Josefův Důl (vlevo) a Souš (vpravo). Jedná se o syntézy v nepravých barvách vytvořené z pásem 4,3 a 2 (RGB) skeneru Thematic Mapper. Snímky byly vytvořeny v letech 1984, 1986 a 1991. Lesní porosty jehličnanů jsou na snímcích znázorněny v odstínech zelené barvy. Sytě zelená barva značí plochy se zdravými porosty, světle zelená porosty poškozené, odstíny světle fialové pak představují povrchy, u kterých již začíná převládat odrazivost holé půdy. Interpretací či automatickou klasifikací lze ze snímků získat rozlohu ploch lesa s určitým stupněm poškození. Na čtvrtém ze série snímků je vedle jednotlivých klasifikovaných tříd (sytě zelená opět značí plochy relativně zdravých porostů jehličnatého lesa) uvedena také hranice původního rozšíření zalesněných ploch digitalizovaná z topografických map. Hranice lesa je znázorněna žlutou barvou. Jeji srovnání s plochami lesa klasifikovanými pomocí družicových snímků ukazuje, jak cennou informaci mohou představovat družicové snímky pro zachycení dynamiky procesů úbytku ploch lesa.

Jizerské hory, 1991, klasifikovaný snímek

V České republice bylo využito družicových snímků pro mapování rozsahu a zdravotního stavu zalesněných oblastí využito v řadě studií. Tyto se týkaly lesů v oblasti Krušných hor, Šumavy, Krkonoší a Jizerských hor. Například na stránkách ministerstva zemědělství lze nalézt tzv. Zelenou zprávu - zprávu o stavu lesů české republiky. Již po několik let je nedílnou součástí této zprávy vyhodnocení zdravotního stavu lesa provedené na základě družicových snímků. Podrobné informace včetně ukázek tématických map lze potom zísak na adrese www.uhul.cz/landsat

Návrat na hlavní stránku

Návrat na úvodní stránku tématu

Nahoru