【Scientific data】| 美国帕萨迪纳加州理工学院:2025科学大发现,12米精度洞察红树林的生态密码!

文摘   2025-01-08 20:00   湖北  

具有12米空间分辨率的全球红树林高度图:为红树林保护提供新的视角

红树林是全球热带海岸的重要生态系统,发挥着保护海岸线免受风暴潮侵袭、为海洋食物链提供栖息地的多重作用。同时,红树林也因其高效的碳固存能力和土壤碳储量而受到广泛关注。Marc Simard等人推出了全球首张红树林冠层高度图,具有12米空间分辨率,旨在为红树林生态系统服务、保护与气候变化适应策略的研究提供宝贵数据。







英文题目:A New Global Mangrove Height Map with a 12 meter spatial resolution

中文译名:具有12米空间分辨率的全新全球红树林高度图

发布时间:2025年1月4日

发表期刊:Scientific data

第一作者:Marc Simard et al

第一单位:帕萨迪纳加州理工学院

DOI:10.1038/s41597-024-04213-z



要点解析


  • 全球红树林冠层高度图的创新

本研究基于TanDEM-X卫星获取的2011至2013年期间的高度数据,生成了具有12米空间分辨率的全球红树林冠层高度图,精度达到2.4米(均方根误差,RMSE)。这一数据集比以往的红树林高度产品具有更高的空间分辨率与更广泛的冠层高度范围。🌲

  • 数据校准与验证

为确保高度图的准确性,研究使用了GEDI任务数据对其进行校准和验证,并通过机载激光雷达数据进一步独立验证。这些步骤确保了数据集的可靠性,为后续研究提供了坚实基础。📏

  • 全球红树林分布与最大高度

根据该地图,全球某些地区的红树林站点高度可达60米,例如哥伦比亚加蓬的红树林,显示了红树林生态系统的巨大多样性和潜力。这一高度图捕捉了比现有基于光学影像的全球产品更丰富的冠层高度信息和更精细的空间细节。📊

  • 应用与潜力

该数据集将有助于红树林生态系统服务的评估,提升我们对影响红树林结构的因素的理解,并为保护、气候缓解与适应策略提供支持。尤其在地方和区域层面,能够为红树林的保护工作提供数据支撑。🌍




主要发现


  • 更高空间分辨率的红树林高度图

该数据集提供了全球范围内12米分辨率的红树林冠层高度信息,精度远高于现有的红树林高度数据,能够提供更细致的空间细节。这为未来的红树林生态研究提供了丰富的数据支持,并能帮助研究人员更好地理解红树林的空间分布和生态功能。🗺️

  • 最大高度站点的发现

研究揭示,全球一些红树林的最高站点达到了60米的高度,这些发现不仅打破了传统对红树林高度的认知界限,也揭示了红树林生态系统的多样性和复杂性,尤其是在哥伦比亚和加蓬等地区。🌳

  • 数据集的广泛应用

该红树林冠层高度数据集不仅对红树林生态学研究具有重要意义,还对气候变化适应生态系统服务评估及红树林保护策略的制定具有重要支持作用。通过这些高分辨率数据,能够更加精确地评估红树林对碳固存和气候缓解的贡献。⚙️



研究总结


这张全新的全球红树林冠层高度图为红树林生态系统的研究和保护提供了一个全新的视角。通过采用TanDEM-X卫星数据,结合GEDI数据和机载激光雷达验证,本研究为全球红树林的空间分布和生态功能提供了更精细的量化工具。这一数据集不仅能支持科学研究,还能在政策制定、环境管理和气候变化应对等领域发挥重要作用。





图解科学突破

图1. 1°×1°DEM图块分布。

图2. 该图表示创建全球TDX红树林冠层高度的处理步骤。

图3. TanDEM-X DEM的掩蔽和校准。

图4. GEDI镜头覆盖和选择示例。    

图5. 使用全球GEDI RH98数据进行冠层高度回归,生成 TanDEM-X 校准。

图6. 红树林高度阈值。

图7. 全球TDX红树林冠层高度。

图8. 使用全球分布的GEDI RH98验证TDX红树林冠层高(TMCH)估计值。

图9. 使用机载激光雷达(ALS)数据验证校准后的TanDEM-X高度估计值。

图10. 红树林树冠高度产品比较。

图11. 西巴布亚宾图尼湾MCHTX冠层高度示例。





表1. 在分析中保留高质量GEDI镜头的参数和阈值。表2. 每个身高类别和体重值的训练镜头分布。表3. 红树林树冠高度最高的20个国家。表4. 用于验证红树林冠层高度的机载激光扫描数据(ALS)。表5. 机载激光雷达系统(ALS)验证统计数据。


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