遙測技術在森林健康、生長量與碳吸存之研究(3/3)

計畫目標：

研究成果：

1. 從遙測碳匯成果顯示，在2000-2010十年期間，藉由綠色植生的光合作用，台灣全島每年可吸存22.2-29.9百萬公噸碳量，約相當於81.4-109.6百萬公噸的二氧化碳，這包含林地、草生地、農地作物、以及濕地上所有草本、木本植物的貢獻，在這些地貌種類中，森林區域約佔碳吸存總量的76%，在國有林區內，平均每年每公頃森林能吸存7.5-10.2公噸碳量，顯示林業經營在碳吸存、碳保存政策中的重要性。
2. 以空間分布而言，在台灣本島所屬的七個地理氣候區中，森林碳匯大致呈現由南向北逐漸遞減的趨勢，SE區由於充足的日照，以榕楠林及楠櫧林帶為主要林相，呈現出最高的淨初級生產力，平均每年每公頃區域能吸存9.5-12.8公噸的碳量，而東北區，為各地理氣候區中最低，平均吸存約6.3-8.8公噸碳量，推測與其恆濕型的氣候型態及雲霧覆蓋影響有關。台灣主要的植群中，中低海拔的常綠闊葉林呈現出較高的碳匯效能，且隨著海拔上升，固碳能力呈現出逐漸遞減的趨勢。
3. 有關遙測與地面資料進行碳匯成果之比對，一方面取得通量資料，另一方面利用永久樣區資料。通量資料在完成淨生態系統生產力、總初級生產力的推演，再與遙測成果進行驗證，透過霞雲及巴陵測站的資料顯示，遙測與通量觀測的總初級生產力在時間趨勢上相吻合(R=0.79)(p<0.05)，但在量級上，遙測資料呈現較高數值(GPP高約30.0%, NPP高約18.9%)。彙整林務局收集兩次永久樣區調查資料，分析各地理氣候區及植群帶的碳蓄積變化量、碳吸存量後，與遙測成果進行空間分佈上的比對；資料顯示，在七個地理氣候區中，以南部的SE、SW、ES區呈現較高的碳吸存量，並以北部的EN、NW、NE區較低，平均每年每公頃森林能吸存6.0公噸(NE區)-9.0公噸(SE區)碳量，此分佈趨勢上大致與遙測成果相符，但就量級而言，遙測成果約為永久樣區資料的1.07-1.27倍，同樣呈現出遙測推演高於地面觀測值的現象。
4. 針對森林健康，本計畫完成MODIS 12年期的植生指標，建立植生指數參考基準，並透過即期與基期影像的分析，分析植生異常指標VAI，探討森林健康與異常情形的相關性；並以案例分析方式，探討八八風災後的西南部山區崩塌(2009年)等事件造成植生異常現象，評估在MODIS遙測上可觀測到森林健康及碳匯蓄積變化的影響。並藉由MODIS火點偵測產品，綜合探討近十年的火災事件，針對較大型的林火事件進行定量分析，評估MODIS植生指標及火點偵測產品在森林健康的應用效能。
5. 森林生長方面，本研究完成2009至2012年各月MODIS葉面積指數產品的處理分析，瞭解各植群型態及特定人工林的森林樹冠生長及葉面積變化情形；成果顯示，森林生長呈現明顯的季節性變化，在夏季的6-8月份，葉面積指數達到最高，並在冬季的1-2月份為最低。在各植群型態中，以榕楠林及楠櫧林較高，並大致呈現隨著海拔上升，由櫟林帶下層、櫟林帶上層、鐵杉雲杉帶、冷杉林、高山植群帶逐次遞減的趨勢。
6. 為驗證評估MODIS遙測葉面積指數資料在台灣地區的應用效能，本計畫收集葉面積指數地面資料，以植冠分析儀進行闊葉林、針闊葉混合林、針葉林及初植造林地的每月實測，並於多重地貌林型(包含天然林地、人造林地、防風林、竹林、果園、農作區等)進行系統性取樣。經由遙測與地面觀測資料的分析驗證，顯示在空間趨勢上，地面觀測與遙測推演的葉面積指數大致相符(R=0.87)(p<0.05)，但在低植生區(稻田、箭竹林、果園等低葉面積指數區域)，遙測推演相較於地面資料呈現低估，高植生區(竹林、闊葉林等)又呈現高估的趨勢。但整體而言，遙測值能有效掌握葉面積指數在空間分布上的變異，未來可作為台灣地區森林生長監測的分析依據。
    

對業務革新、創新之效益：

1. 相對現場地面調查及定點的通量觀察等方式進行碳匯觀測，以MODIS遙測技術可於短時間提供大面積、短時距且長期之碳匯監測成果。
2. 透過遙測成果與通量資料、永久樣區資料比對，證實在空間及時間上反應出實地的碳匯變化趨勢，雖然不同資料間在定量上有些許差異，但可以了解遙測數據的差異範圍。目前MODIS標準產品的推估係採用全球地理尺度的生態群系，與台灣地理尺度、參數有所落差，後續若能發展適宜台灣生態群系的推估模式進行演算，將可提升遙測成果的準確度。此外，整合森林資源地面調查、遙測技術、生態模型推估及通量觀測等系統共同進行森林碳監測及測計，已為世界各國努力的主要方向，仍需再研究發展。
3. 傳統森林健康的評定需仰賴地面調查，在偏遠地區的觀測則更為受限，透過MODIS多年期植生指標的例行觀測，能提供常態規律且全面性的地面定量資訊，掌握林地受到火災、崩塌、乾旱等非常態性、大型事件所產生的變遷，提供林業單位在林地變遷及森林健康評估所需的定量輔助資訊。