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Científicos muestran la altura de los bosques

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2020

De vez en cuando, un nuevo mapa cambia la forma en que vemos nuestro planeta. Este es uno de esos mapas.

El mapa de arriba muestra la altura de los bosques de la Tierra, desde retoños bajos hasta troncos de más de 50 metros (164 pies) de altura. El mapa revela algunos patrones que podrían esperarse, como bosques más altos alrededor del ecuador en la Amazonía, África central e Indonesia. Pero los árboles altos también aparecen fuera de los trópicos. Por ejemplo, las secuoyas gigantes de California pueden crecer hasta casi 80 metros (260 pies) de altura; los pinos de Bután en el Himalaya oriental alcanzan alturas similares, superando la escala de este mapa.

Pero estos árboles asombrosamente altos son la minoría. Según un equipo de investigación dirigido por Nico Lang, del EcoVision Lab en ETH Zürich, solo el 5 por ciento de la superficie terrestre de la Tierra en 2020 estaba cubierta de árboles de más de 30 metros (98 pies) de altura.

Lang, junto con sus colegas Konrad Schindler y Jan Wegner, produjeron este mapa fusionando los datos del lidar (un sistema de detección y telemetría con imágenes) de la misión Investigación de la Dinámica de los Ecosistemas Globales (GEDI, por sus siglas en inglés) de la NASA con imágenes ópticas de los satélites Sentinel 2 de la Agencia Espacial Europea. Los perfiles de lidar de GEDI dan alturas detalladas del dosel arbóreo, pero los perfiles cubren áreas limitadas; los datos ópticos de Sentinel 2 tienen una cobertura abundante, pero no están diseñados para medir la altura del dosel de los bosques. Los investigadores utilizaron los datos de GEDI para entrenar a un modelo informático de aprendizaje profundo capaz de estimar las alturas del dosel forestal a partir de imágenes de Sentinel 2 en cualquier lugar de la Tierra.

En un nivel muy básico, esto funciona así: una computadora examina millones de ejemplos de patrones de brillo contenidos en los píxeles de las imágenes ópticas de Sentinel 2. Luego se le da al algoritmo la altura del árbol en el píxel central de cada región de ejemplo, con la precisión de la medición hecha por el lidar de GEDI. El algoritmo toma esta información y se enseña a sí mismo, aprendiendo qué alturas del dosel forestal están asociadas con ciertos patrones texturales y espectrales en las imágenes. Una vez que el modelo está entrenado, solo se basa en las imágenes ópticas para estimar la altura del dosel.

“Nuestro enfoque en este trabajo era doble: primero, queríamos reducir el error asociado con los doseles altos, ya que típicamente almacenan grandes cantidades de biomasa y carbono”, dijo Lang, científico de teledetección que desarrolló este método. “En segundo lugar, nuestro enfoque integra técnicas probabilísticas de aprendizaje profundo para estimar la incertidumbre de cada estimación de los píxeles. Este es un aspecto importante para informar a los usuarios posteriores sobre los errores esperados en el mapa”.

Los científicos han mapeado antes las alturas del dosel forestal del planeta, pero las tecnologías actuales y este enfoque novedoso han permitido que Lang y sus colegas logren obtener más detalles. La longitud de cada píxel en estos mapas equivale a 10 metros (unos 33 pies) de suelo, una resolución lo suficientemente detallada como para mostrar algunos patrones interesantes en escalas locales.

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El mapa detallado de arriba muestra las alturas del dosel forestal cerca de Eugene, Oregón, en Estados Unidos. Se observa el patrón de tablero de ajedrez en todo el paisaje, que refleja las decisiones de gestión de tierras tomadas a mediados del siglo XIX, cuando se le otorgaron parcelas de tierra de 2,6 kilómetros cuadrados (una milla cuadrada) al ferrocarril de Oregón y California a lo largo de una línea ferroviaria entre Portland y California. Ahora controladas por la Oficina de Administración de Tierras de Estados Unidos, estas parcelas siguen siendo en su mayoría boscosas, mientras que las parcelas de propiedad privada que hay entre ellas tienden a ser cosechadas para la madera. Incluso en medio de las parcelas boscosas, algunos árboles son un poco más altos que otros.

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Las vistas detalladas también revelan que las alturas más altas del dosel forestal a menudo ocurren dentro de los límites de las áreas protegidas. Este mapa, por ejemplo, muestra los árboles comparativamente más altos del bosque de Nyungwe en Ruanda. Declarada reserva forestal en 1903, la tala fue restringida, pero la ley no se aplicó de manera consistente. En 2005, el bosque fue declarado parque nacional. Desde entonces, diversos proyectos han tenido como objetivo proteger mejor los árboles e impulsar el ecoturismo y la educación sobre la biodiversidad en el parque.

No todos los árboles altos tienen este nivel de protección. Analizando el mapa global, Lang y sus colegas encontraron que solo el 34 por ciento de los doseles forestales altos del planeta (por encima de los 30 metros, o 98 pies) se encuentran dentro de áreas protegidas.

Mapas como estos podrían contribuir a futuros estudios sobre los ecosistemas forestales y tal vez informar la gestión forestal. Por ejemplo, la investigación ha demostrado que los búhos manchados de California prefieren árboles altos, en lugar de arboledas más bajas y densas. Los mapas también podrían ayudar en los estudios climáticos, dado que los árboles altos almacenan abundantes cantidades de carbono por encima del suelo en sus troncos y ramas.

“Esperamos que este trabajo fomente la investigación futura sobre el modelado del clima, el carbono y la biodiversidad”, dijo Lang. “También esperamos que nuestro mapa, que está disponible de forma gratuita, pueda apoyar el trabajo de los conservacionistas”.

Imágenes del Observatorio de la Tierra de la NASA por Joshua Stevens, utilizando datos por cortesía de Lang, N., et ál. (2022). Reportaje por Kathryn Hansen.

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