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半個多世紀以來,哥斯大黎加的拉塞爾瓦生物站為研究人員提供了研究所需的資料,研究範圍從當地兩棲動物和爬行動物種群到全球變暖。 為了滿足對拉塞爾瓦生物站生物和環境資料寶藏日益增長的需求,主要設施正在進行耗資 78.5 萬美元的高科技改造,其中包括無線訪問測量系統,這些系統收集和傳輸資料,並提供雨林樹冠的動態 3D 分析。
加州大學洛杉磯分校嵌入式網路感測中心 (CENS) 計劃開發和擴充套件其移動感測器平臺和感測器陣列,以及用於儲存和共享收集到的資訊的資訊科技和基礎設施。 這項由美國國家科學基金會資助的升級將使研究人員能夠進行核心小氣候測量和精確的風力測量,並測量穿過雨林樹冠的二氧化碳 (CO2) 差異。 它還將用於建立影片和聲學監測網路,以進行動物和植物研究。
“我們正在獲得以前從未有過的尖端技術,”加州大學洛杉磯分校生物學教授兼生態學家菲利普·倫德爾說道,他正在拉塞爾瓦研究生態系統動態和碳通量。“雨林中最具挑戰性的事情之一是,地表以上的多樣性比地表上的多樣性更高。 如何進入這些區域一直是個問題。”
該專案的主要目標是從放置在拉塞爾瓦雨林五英畝(兩公頃)研究區域的感測器中收集大量資料,例如溫度、溼度、二氧化碳和太陽輻射。 然後,這些資料可用於分析環境條件的空間和時間動態,包括全球氣候變化的基線資料及其與區域土地利用模式變化的相關性。 倫德爾和他的團隊將使用總部位於德克薩斯州奧斯汀市的國家儀器公司的 LabVIEW 軟體來分析特定森林區域的小氣候模式和碳通量。
國家儀器公司還提供研究人員固定和移動測量平臺中使用的控制器,後者能夠像高空走鋼絲者一樣沿著連線三座 148 英尺(45 米)高塔的電纜在森林 98 英尺(30 米)高的樹冠上方移動。 倫德爾和他的團隊正在架設一組四座新塔和一個樹冠走道系統,同時安裝光纖電纜和電力線,這些電纜和電力線將從現場延伸約 1,640 英尺(500 米)回到實驗室(系統計算機伺服器將位於那裡)。
倫德爾希望研究人員能夠從兩組塔架無線訪問,儘管他承認 Wi-Fi 在如此偏遠的地區是不可預測的。“很多無線電波在穿過森林時的傳輸方式都是不確定的,”他說。“這將需要一些測試才能瞭解無線覆蓋範圍有多廣。”
研究人員對碳迴圈特別感興趣,即植物生長時吸收二氧化碳以及將部分碳透過呼吸作用再迴圈回大氣中。 熱帶雨林被認為在減少大氣二氧化碳含量方面發揮著重要作用。 歐盟允許其成員國的工業購買所謂的“碳信用額”,作為限制年度溫室氣體排放總量並賦予其貨幣價值的計劃的一部分。 用於購買這些信用額的大量資金由哥斯大黎加政府管理,以歐盟的外國援助形式支付給土地所有者,以種植或維護熱帶森林,倫德爾說。 但這些森林中的碳動態尚未完全瞭解,因此很難知道該計劃在多大程度上降低了大氣二氧化碳水平。
一個主要的不確定性領域在於控制森林土壤和腐爛有機物中二氧化碳流失率的環境因素。 倫德爾懷疑碳排放量的波動部分是由於森林中的樹木倒塌間隙,這些間隙充當了氣體流失的煙囪。“但這都只是假設,因為沒有人能夠測量這些間隙內的情況,”他說。“我們希望建立一個帶有連線電纜的多塔陣列,以便我們可以測量這些間隙[二氧化碳可能正在洩漏的地方]”,並利用這些情報來告知政府如何推進其控制氣候變化的努力。