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半个多世纪以来,哥斯达黎加的拉塞尔瓦生物站为研究人员提供了研究所需的数据,研究范围从当地两栖动物和爬行动物种群到全球变暖。 为了满足对拉塞尔瓦生物站生物和环境数据宝藏日益增长的需求,主要设施正在进行耗资 78.5 万美元的高科技改造,其中包括无线访问测量系统,这些系统收集和传输数据,并提供雨林树冠的动态 3D 分析。
加州大学洛杉矶分校嵌入式网络传感中心 (CENS) 计划开发和扩展其移动传感器平台和传感器阵列,以及用于存储和共享收集到的信息的信息技术和基础设施。 这项由美国国家科学基金会资助的升级将使研究人员能够进行核心小气候测量和精确的风力测量,并测量穿过雨林树冠的二氧化碳 (CO2) 差异。 它还将用于建立视频和声学监测网络,以进行动物和植物研究。
“我们正在获得以前从未有过的尖端技术,”加州大学洛杉矶分校生物学教授兼生态学家菲利普·伦德尔说道,他正在拉塞尔瓦研究生态系统动态和碳通量。“雨林中最具挑战性的事情之一是,地表以上的多样性比地表上的多样性更高。 如何进入这些区域一直是个问题。”
该项目的主要目标是从放置在拉塞尔瓦雨林五英亩(两公顷)研究区域的传感器中收集大量数据,例如温度、湿度、二氧化碳和太阳辐射。 然后,这些数据可用于分析环境条件的空间和时间动态,包括全球气候变化的基线数据及其与区域土地利用模式变化的相关性。 伦德尔和他的团队将使用总部位于德克萨斯州奥斯汀市的国家仪器公司的 LabVIEW 软件来分析特定森林区域的小气候模式和碳通量。
国家仪器公司还提供研究人员固定和移动测量平台中使用的控制器,后者能够像高空走钢丝者一样沿着连接三座 148 英尺(45 米)高塔的电缆在森林 98 英尺(30 米)高的树冠上方移动。 伦德尔和他的团队正在架设一组四座新塔和一个树冠走道系统,同时安装光纤电缆和电力线,这些电缆和电力线将从现场延伸约 1,640 英尺(500 米)回到实验室(系统计算机服务器将位于那里)。
伦德尔希望研究人员能够从两组塔架无线访问,尽管他承认 Wi-Fi 在如此偏远的地区是不可预测的。“很多无线电波在穿过森林时的传输方式都是不确定的,”他说。“这将需要一些测试才能了解无线覆盖范围有多广。”
研究人员对碳循环特别感兴趣,即植物生长时吸收二氧化碳以及将部分碳通过呼吸作用再循环回大气中。 热带雨林被认为在减少大气二氧化碳含量方面发挥着重要作用。 欧盟允许其成员国的工业购买所谓的“碳信用额”,作为限制年度温室气体排放总量并赋予其货币价值的计划的一部分。 用于购买这些信用额的大量资金由哥斯达黎加政府管理,以欧盟的外国援助形式支付给土地所有者,以种植或维护热带森林,伦德尔说。 但这些森林中的碳动态尚未完全了解,因此很难知道该计划在多大程度上降低了大气二氧化碳水平。
一个主要的不确定性领域在于控制森林土壤和腐烂有机物中二氧化碳流失率的环境因素。 伦德尔怀疑碳排放量的波动部分是由于森林中的树木倒塌间隙,这些间隙充当了气体流失的烟囱。“但这都只是假设,因为没有人能够测量这些间隙内的情况,”他说。“我们希望建立一个带有连接电缆的多塔阵列,以便我们可以测量这些间隙[二氧化碳可能正在泄漏的地方]”,并利用这些情报来告知政府如何推进其控制气候变化的努力。