محققان در اتحادیه تحقیقات و فناوری سنگاپور-MIT (SMART)، شرکت تحقیقاتی MIT در سنگاپور، و دانشگاه فناوری نانیانگ، سنگاپور (NTU سنگاپور)، روشی را توسعه داده‌اند که می‌تواند میزان کربن ذخیره شده در باتلاق‌ها را به دقت اندازه‌گیری کند.
روش جدید تیم SMART-NTU از داده های ماهواره ای استفاده می کند. با انجام این کار، هدف آنها کاهش نیاز به نمونه برداری در محل برای استخراج اشکال سه بعدی تورب زمین های برجسته (که به عنوان باتلاق نیز شناخته می شود) و در نتیجه، میزان کربن موجود در آنها را کاهش می دهند. مدل جدید ریاضی جایگزین مدل‌های قبلی می‌شود و با همکارانی از موسسه فناوری ماساچوست، دانشگاه پوتسدام، دانشگاه استنفورد و دانشگاه مینه‌سوتا توسعه داده شد.
این تیم گفت: “اندازه گیری ذخایر کربن در زمین های ذغال سنگ نارس چالش برانگیز است. شکل متغیر باتلاق ها و اعماق متفاوت خاک غنی از کربن آنها به نام پیت، همراه با غیرقابل دسترس بودن و اندازه وسیع آنها در بسیاری از مناطق گرمسیری، دستیابی به داده های دقیق را دشوار می کند.” از محققان
آنها ادامه می دهند: «اندازه گیری میزان کربن ذخیره شده در زمین های ذغال سنگ نارس به دولت ها و سیاست گذاران کمک می کند تا تأثیرات زیست محیطی تبدیل این زمین ها برای مصارف کشاورزی، صنعتی یا شهری را ارزیابی کنند، به ویژه با درک انتشار کربن بالقوه ناشی از زهکشی تورب..
اعتبار: اتحاد تحقیقات و فناوری سنگاپور-MIT (SMART)
در سطح جهانی، زهکشی زمین های ذغال سنگ نارس برای مصارف کشاورزی، مقادیر زیادی دی اکسید کربن آزاد می کند و خطر آتش سوزی های فاجعه بار را افزایش می دهد. ذغال سنگ نارس خشک بسیار قابل اشتعال است و می تواند به راحتی آتش بگیرد، به ویژه در مناطقی با آب و هوای گرم و فصول خشک، مانند آسیای جنوب شرقی – که در آن مه یک مسئله مکرر آلودگی است. آسیای جنوب شرقی حدود 23 میلیون هکتار از تورب‌زارها را در خود جای داده است که حدود نیمی از تورب‌زارهای استوایی جهان است. [1].
این تیم می‌افزاید: «اگرچه باتلاق‌ها تنها سه درصد از سطح زمین را تشکیل می‌دهند، اما بیشترین کربن را در هر منطقه از هر اکوسیستم زمینی روی زمین ذخیره می‌کنند. [2]. درک باتلاق ها برای محافظت و بازیابی ذخایر بزرگ کربن آنها بسیار مهم است. بازیابی باتلاق ها از طریق روشی به نام خیس کردن مجدد یکی از امیدوارکننده ترین راه حل های مبتنی بر طبیعت است[3] برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی.”
نویسنده اول، دکتر الکس کاب، دانشمند ارشد تحقیقاتی، اتحادیه سنگاپور-MIT برای تحقیقات و فناوری، گفت: “پیتلندها از قبل از زمان دایناسورها به عنوان ذخایر عظیم کربن عمل می کردند. ذخایر زغال سنگ مدرن به عنوان زمین های ذغال سنگ نارس شروع شدند. مدل ریاضی ما باعث می شود. می‌توان شکل باتلاق‌ها را در هر جایی توصیف و مقایسه کرد، از جمله مناطقی در بخش‌های دورافتاده حوضه آمازون، گینه نو، و حوضه کنگو که در معرض تهدید توسعه قرار دارند اما هنوز از نظر علمی ضعیف شناخته شده‌اند. یافته ما همچنین کاربردهای عملی دارد: شکل سه‌بعدی یک باتلاق، کربنی را که در آن نگه می‌دارد و بهترین نحوه احیای آن را تعیین می‌کند. با حفاظت و احیای تورب‌زمین‌ها، می‌توانیم انتشار گازهای گلخانه‌ای وسیع و دود ناشی از زمین‌های زهکشی شده را متوقف کنیم و اهداف آب و هوایی جهانی را قابل دستیابی کنیم.»
نویسنده دوم، دکتر رنه دوماین، محقق ارشد در رصدخانه زمین NTU در سنگاپور، گفت: “ما اکنون می توانیم به طور دقیق میزان کربن ذخیره شده در زمین های تورب را اندازه گیری کنیم که به طور بالقوه می تواند به دلیل تغییرات محیطی ناشی از فعالیت های انسانی آزاد شود و به کشورهای بزرگ کمک کند. مناطق تورب کوهی هم در گزارش دهی و هم از ذخایر کربن خود محافظت می کنند. ما همچنین می توانیم مناطق در معرض خطر آتش سوزی را به دلیل تغییر در مورفولوژی آنها از زهکشی مصنوعی تعیین کنیم و به کاهش تهدیدات مکرر مه که سنگاپور و منطقه را مبتلا می کند کمک کنیم. این کار همچنین می باشد. پایه ای برای بازسازی موفق تورب های آسیب دیده.” دکتر Dommain همچنین محققی در مدرسه آسیایی محیط زیست NTU بود که در این مطالعه مشارکت داشت.
یافته های حاصل از مطالعه [4] با عنوان “توضیحات یکپارچه برای مورفولوژی زمین های ذغال سنگ نارس” در مجله علمی معتبر Nature در 4 ژانویه منتشر شد.
این تحقیق شامل تجزیه و تحلیل با استفاده از اندازه‌گیری سطح زمین توسط لیزرهای نصب‌شده در هواپیما در هشت مکان در سراسر جهان، از جمله باتلاق‌هایی از کبک (کانادا)، آلاسکا، مینه‌سوتا و مین (ایالات متحده آمریکا)، فنلاند، استونی، برونئی دارالسلام و نیوزلند بود. بر اساس یافته های نظری یک مقاله [5] منتشر شده توسط SMART در سال 2017 در مورد فرآیندهای اکولوژیکی و هیدرولوژیکی که تجمع کربن در تورب های گرمسیری را کنترل می کنند.
این مطالعه توسط SMART انجام شد و توسط بنیاد ملی تحقیقات (NRF) سنگاپور تحت برنامه پردیس تعالی تحقیقات و شرکت فناوری (CREATE) پشتیبانی شد.
افزایش اندازه گیری در زمین های تورب
این تیم تحقیقاتی ادعا می‌کند که دانشمندان اکنون می‌توانند روش جدید خود را برای هر باتلاقی در جهان به کار ببرند، که به آنها اجازه می‌دهد میزان کربن موجود در باتلاق را اندازه‌گیری کنند و مناطقی را مشخص کنند که در صورت آسیب دیدن باتلاق می‌توان آنها را بازسازی کرد. آنها اعتبار استخراج شکل باتلاق ها را از مدل خود با فناوری تشخیص نور و محدوده (LIDAR) که مستقلاً مشتق شده بودند، بررسی کردند (شکل 1 را ببینید). علاوه بر این، با استفاده از این روش جدید، محققان همچنین می‌توانند تعیین کنند که کدام بخش از باتلاق‌ها مرطوب و دست نخورده یا خشک و آسیب‌دیده هستند و به این نکته اشاره می‌کنند که تلاش‌های بازسازی باید در کجا متمرکز شود.
شکل 1: شکل تپه‌ای یک باتلاق برجسته (والگرابا، استونی) با یک نقشه برجسته رنگی که بر روی عکس‌برداری هوایی بر اساس داده‌های لیدار از هیئت زمین استونیایی پوشانده شده است، آشکار می‌شود. ارتفاعات اغراق آمیز است تا بر شکل تپه ای آن تأکید شود.
“بازیابی تورب‌زارها با خیس‌کردن مجدد، انتشار گازهای گلخانه‌ای و وقوع آتش‌سوزی را کاهش می‌دهد. پیتلند با مسدود کردن کانال‌های زهکشی، مانند گودال‌هایی که برای مصارف کشاورزی ایجاد شده‌اند، دوباره مرطوب می‌شود و از تخلیه آب جلوگیری می‌کند. این به حفظ کربن ذخیره شده در پیت کمک می‌کند و از انتشار آن جلوگیری می‌کند. خیس کردن مجدد برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و حفظ سلامت اکوسیستم های پیتلند بسیار مهم است. احیای باتلاق ها برای تنوع زیستی نیز مفید است، زیرا با احیای شرایط طبیعی غرقابی، گونه های مختلف گیاهی و جانوری سازگار با محیط های مرطوب می توانند رشد کنند.” تیم به تفصیل می پردازد.
آنها اضافه می کنند: «سال گذشته، محققان SMART مقاله ای را منتشر کردند [6] نشان دادن اندازه‌گیری سطح زمین‌های ذغال سنگ نارس توسط لیزر در ماهواره‌ها و ایستگاه فضایی بین‌المللی. با ترکیب این اندازه‌گیری‌ها با مدل این مطالعه، محققان می‌توانند شکل باتلاق‌ها و ذخایر کربن را در سراسر جهان با استفاده از اندازه‌گیری‌های ساده ارتفاع توصیف کنند. ماهواره ها می توانند این اندازه گیری ها را بدون نیاز به نمونه برداری زمینی فشرده انجام دهند. این یافته درک زمین های ذغال سنگ نارس جهانی را گسترش می دهد و پایه ای برای برنامه ریزی راه حل های آب و هوایی طبیعی از طریق بازسازی جهانی یا حفاظت از باتلاق های آسیب دیده فراهم می کند. همچنین فرصت های جدیدی را برای تحقیقات و کاربردهای تجاری مرتبط با انطباق و بازارهای تجارت داوطلبانه کربن باز می کند.”
دکتر کاب می‌گوید: «زهکشی تورب‌زمین‌ها توسط مردم اکنون باعث انتشار بیش از هزار میلیون تن CO2 در سال می‌شود و آتش‌سوزی‌های فاجعه‌باری را امکان‌پذیر می‌کند که باعث مرگ زودهنگام صدها هزار نفر شده است. مرطوب کردن مجدد تورب‌ها می‌تواند این انتشار و آتش‌سوزی را متوقف کند، اما نمی توان بدون دانستن شیب های ظریف در شکل پیتلند که جریان آب را هدایت می کند، به طور موثر برنامه ریزی کرد. با تخمین شکل تورب های برآمده از داده های محدود، تئوری ما این امکان را فراهم می کند که خیس کردن مجدد تورب را آسان تر و مقرون به صرفه تر از همیشه برنامه ریزی کنیم. ممکن است.”
دکتر Dommain می گوید: “ما اولین نظریه جامعی را توسعه دادیم که مورفولوژی باتلاق های برآمده را در سطح جهانی توضیح می دهد و اساساً مشکلی را حل می کند که دانشمندان پیتلند برای بیش از 120 سال با آن دست و پنجه نرم می کردند. نظر ما کمک بسیار مهمی است زیرا زمین های ذغال سنگ نارس ذخایر متراکمی از کربن خالص و بازی هستند. نقش حیاتی در راهبردهای کاهش تغییرات آب و هوا.”
تیم جهانی از محققان در حال حاضر تلاش می‌کنند تا تجزیه و تحلیل‌های خود را به مناطق دورافتاده تورب‌زارهای مناطق استوایی که اطلاعات کمی در مورد آنها در دسترس است، گسترش دهند. آنها قصد دارند ابزارهایی را برای تخمین ذخایر کربن با این روش جدید توسعه دهند تا از سازمان های دولتی و بخش خصوصی در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای از تورب های تخریب شده حمایت کنند.
[1] Peatlands در جنوب شرقی آسیا، خدمات هواشناسی سنگاپور (2023).
[2] Peatlands دو برابر بیشتر از تمام جنگل های جهان کربن ذخیره می کند، برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد (2019).
[3] تورب زمین ها و تغییرات آب و هوایی، اتحادیه بین المللی حفاظت از طبیعت (2017).
[4] توضیح یکپارچه برای مورفولوژی زمین های ذغال سنگ نارس، طبیعت (2024).
[5] چگونه الگوهای زمانی در بارندگی، ژئومورفولوژی و شار کربن تورب های گرمسیری را تعیین می کند، PNAS (2017).
[6] تخمین زمین بهبود یافته از لیدار فضایی در تورب های گرمسیری با استفاده از فیلتر فضایی، علم سنجش از دور (2023)
برای اطلاعات بیشتر:
دانشگاه فنی نانیانگ سنگاپور
www.ntu.edu.sg
اتحاد تحقیقات و فناوری سنگاپور-MIT (SMART)
www.smart.mit.edu