99年度遙測技術在森林健康、生長量與碳吸存之研究

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計畫名稱	99年度遙測技術在森林健康、生長量與碳吸存之研究
研究類別	委託研究
計畫年度	99年
受委託機關	國立中央大學(負責人：蔣偉寧校長)
計畫主持人	陳錕山
計畫執行時間	99年04月-99年12月
研究經費	1168仟元

計畫目標：
本計畫主要透過Terra/Aqua-MODIS衛星資料所擁有的大面積、即時性與多光譜等特性，進行全台植生碳吸存量的推估與瞭解森林健康及生長相關指數的短期變化趨勢，以建立長期的觀測資料，做為台灣全島森林經營重要資訊，並提供林務單位宣導造林、撫育及永續林業經營的重要依據。
研究成果：
本年度應用Terra/Aqua-MODIS衛星產品進行植生碳吸存估算、森林健康與生長估算，總括計畫執行成效而言，其遙測資訊的空間解析度雖然較無法提供細小尺度的成果，但其拍攝跨幅、衛星再訪率與產品標準化的優點均滿足計畫快速取得資訊的需求。
在植生碳吸存部份，利用MOD17產品進行碳匯觀測，初步藉由台灣本島、各地理氣候區及各植群帶的統計及分析可瞭解台灣全島植生生產量均為春季時明顯上升，而秋季轉冬季時開始下降；各地理氣候區部分，由於東部多為原始林相，而南部亦因日照時間相較於北部多，因此各氣候區以東南的SE區生產量最多，透過國有林交集後，恆濕型氣候區的NE區可發現淨生產量春季最多，而夏季即開始略減，相較於其他分區夏季生產量最多而有所不同；而在植群帶分布中可發現當海拔越高，則對應的植群生產量逐漸下降，而中低海拔以闊葉樹為主要林型之榕楠林帶與楠櫧林帶，生產量差異不大。進一步比對更細小空間尺度的人工林區域與海岸防風林，初步試辦瞭解各區域中碳匯變化與趨勢，並配合國家研究院颱風洪水研究中心協助觀測二氧化碳通量資料，進行碳匯成果比對，做為台灣全島目前碳匯重要驗證資訊，亦以探討MOD17產品與生物量或生長量估算方法的不同。本計畫提供林務單位不同於森林資源調查方式，兼具全島大面積、長年期及短時距等優勢的碳匯初步估算成果。
在森林健康估算方面藉以2001年至2009年Max NDVI與EVI等長期植生指標95%的率定值視為基期標準，比對今年度成果，並利用中央氣象局氣象監測資料予以佐證，其趨勢大致相同，並發現Max NDVI與EVI植生指標在觀測上的差異，由於兩指標在時間與空間上的獲取與整併有所不同，獲取最大值的NDVI值，可補償大氣或氣溶膠所產生觀測值下降的不足，亦以縮短資料整併的時程，而EVI透過平均的方式進行資料整併，較易受到外在氣候或是大氣的影響，因此在時間趨勢上各月份Max NDVI差異值較為平穩，EVI差異值相較於Max NDVI較易受到干擾。
森林生長部份，應用遙測以非接觸方式俯視觀測，透過葉面積指數實際物理量觀測森林樹冠的生長情形，初步可看出各植群帶由闊葉林帶轉為針葉林帶直至高山草原（或矮灌木）時，當海拔逐漸上升，各植群帶葉面積指數呈現下降，以中央氣象局所提供的氣候監測報告比較，由於2009年12月至2010年04月的氣溫距平與雨量距平在時間上有著明顯的氣候擾動，可看出高山植群與榕楠林干擾較少，高山植群主要因地勢與氣溫的影響，生長較為緩和；而榕楠林帶屬低海拔區域，闊葉林樹冠葉面較密，在空間上覆蓋性較高，因此外在氣候干擾時，對於葉面積的反應上較不易看出。
綜合以上所述，期望透過長期的碳匯成果，提供給林務單位做為國家氣體清冊中多元尺度成果中的一環；而森林健康與生長現況，當發生重大變化時，可及時提供資料做為參考警訊，再者以森林演替變化的觀點驗證造林政策的成效，進而宣達綠色造林推廣。
執行成果摘要：
1. 完成2006年10月至2008年09月及2009年10月至2010年09月期間，共三年36期Terra/Aqua-MODIS碳吸存成果，分析台灣全島、各氣候區及各植群類別之碳匯意義，並以通量觀測資料比對定性趨勢。
2. 完成2009年10月至2010年09月期間Terra/Aqua-MODIS衛星產品之最大常態化植生差異指標（Max NDVI）與增進植生指標（EVI）推估台灣全島森林健康趨勢。
3. 完成2009年10月至2010年09月期間Terra/Aqua-MODIS衛星產品之葉面積指數（LAI）產品推估台灣全島森林各植群生長趨勢。
檢討與建議：
1. 植生碳吸存估算部份，持續分析台灣全島及不同氣候區、植群帶及單一樹種區的碳匯資料，未來期望可蒐集與分析更多歷史資料以完成多年期的碳匯成果，而在資料比對驗證上，目前因國內尚無全面性碳匯之現場觀測成果可進行比較，因此主要以二氧化碳通量觀測資料進行比較及驗證，未來更逐步精進比對方式分析與驗證。
2. 森林健康估算部份，由於目前僅就遙測資訊提供森林健康現況與趨勢，並未進行實際資料驗證，未來期望透過林務單位輔助提供相關現地調查資料進行植被健康驗證。
3. 森林生長估算部份，後續可與外單位合作取得葉面積指數實測資料進行成果比對。
對業務革新、創新之效益：
相較於以年為單位的地面調查碳吸存估算成果，以中/大尺度的Terra/Aqua-MODIS MOD17衛星產品可快速提供短時距而長期的全島大面積碳吸存推估；在相互配合下，完成更多元化成果。以遙測觀點而言，國內目前多以NDVI推估森林健康與生長情形，但以森林保育及撫育角度而言，兩者實有差異。為了應用遙測資訊區分兩者，森林健康方面將Max NDVI及EVI等植生指標的前後期差異，評估差異變動範圍；而森林生長方面則以LAI（葉面積指數）評估各月份各植群分區中森林冠層葉面生長情形。

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計畫目標：

研究成果：

對業務革新、創新之效益：