Gepubliceerd op 4 maart 2022
Aangezien stedelijke gebieden de voornaamste bronnen van koolstofemissies zijn, is in recente studies de nadruk gelegd op de essentiële rol van stedelijke boomvegetatie bij het vastleggen van koolstof. Hun bijdrage aan de koolstofopslag wordt vaak over het hoofd gezien bij ramingen van de mondiale koolstofcyclus, niet in het minst omdat zij in verhouding tot het mondiale bosareaal als verwaarloosbaar worden beschouwd.
In sommige dichtbevolkte, dunbeboste gebieden, die zich naar verwachting in de toekomst nog verder zullen uitbreiden, is het echter van essentieel belang om de rol van stadsbomen bij de opslag van koolstof en de bestrijding van klimaatverandering te kwantificeren, te monitoren en te begrijpen.
Het 3D-CITREES-project (Estimating the aboveground biomass of city trees in Ghent, Belgium) trachtte deze uitdaging aan te gaan door gebruik te maken van LIDAR en optische gegevens met zeer hoge resolutie om de bovengrondse biomassa van bomen in de stad Gent in kaart te brengen.
Co-registratie van verschillende scans op één plaats. Elke kleur komt van een scanpositie.
Bomen zijn meer dan groen alleen
In het stedelijk landschap vervullen bomen en bosgebieden vele essentiële functies. Naast hun duidelijke esthetische rol verbeteren zij het fysieke en psychologische welzijn van de stadsbewoners, vervullen zij een sociale en soms zelfs een economische functie en verhogen zij het comfort van de bewoners. Maar de belangrijkste voordelen van bomen zijn milieuvoordelen:
- ze fungeren als natuurlijke airconditioners door de omgevingstemperatuur te verlagen en een betere ventilatie te bevorderen (dankzij de evapotranspiratie en de absorptie en weerkaatsing van een deel van de zonnestraling);
- ze verbeteren en beschermen de bodemstructuur en de waterkwaliteit in de bodem;
- ze houden de biodiversiteit in steden in stand;
- ze zuiveren de lucht door de productie van zuurstof, de vermindering van verontreinigende gassen en de filtering van stof en aërosolen
- en last but not least: zij absorberen een deel van de atmosferische CO2 via fotosynthese en spelen dus een belangrijke rol in de lokale en mondiale koolstofcyclus.
Overzicht van de verschillende processen die worden gebruikt om het totale volume aan bomen te schatten. QSM: Kwantitatief Structuurmodel, LM: Lineaire Regressie, NDVI: Genormaliseerde Verschil Vegetatie Index, CHM: Canopy Height Model, LMF: Local Maxima Filtering, RG: Region Growing.
Raming van de bijdrage van stadsbomen
Vlaanderen, waar bossen slechts 10% van het grondgebied bedekken, is een perfect voorbeeld van een regio waar de rol van stadsbomen in de koolstofvastlegging niet kan worden genegeerd.
Het 3D-CITREES-projectteam, allen van de Universiteit Gent, koos hun stad als studiegebied om een koolstofschattingsmethode te definiëren die toepasbaar is op stedelijke omgevingen. De stad telt meer dan 58.000 bomen, individueel onderhouden door de administratie en verspreid langs straten, waterwegen, begraafplaatsen, pleinen en openbare parken. Maar het omvat ook veel particuliere groene ruimten die niet zijn opgenomen in de biomassaramingen die alleen zijn gebaseerd op inventarisaties door de stadsdiensten.
De bovengrondse koolstof die in een boom is opgeslagen, wordt geschat op ongeveer 50% van zijn bovengrondse biomassa (Above-ground Biomass, AGB). Traditionele methoden voor het schatten van bovengrondse biomassa zijn gedefinieerd voor bosecosystemen en maken gebruik van allometrische modellen, waarbij gemakkelijk meetbare structuurparameters van bomen, zoals de diameter op borsthoogte (Diameter at Breast-Height, DBH), worden gerelateerd aan de boomhoogte.
Deze modellen kunnen echter niet worden toegepast op stedelijke omgevingen. Dit komt doordat de groeiomstandigheden in steden en bossen zeer verschillend zijn en resulteren in verschillende structuren. In open stedelijke gebieden waar meer licht beschikbaar is, zijn de bomen bijvoorbeeld korter en hebben ze bredere kronen dan in bossen. Bovendien worden bomen langs straten vaak gesnoeid om de veiligheid te waarborgen en de zichtbaarheid op straat te verbeteren.
Er moeten dus alternatieve methoden worden ontwikkeld om de bovengrondse biomassa van alle bomen in de stad op betrouwbare wijze te schatten.
 |
 |
Teledetectie springt in de bres
Het projectteam maakte gebruik van de recente vooruitgang in LiDAR-technologie en de beschikbaarheid van beelden met zeer hoge resolutie om de structurele complexiteit van bossen in ongekend detail te visualiseren en vervolgens ook kaarten te genereren van de bovengrondse biomassa in de stad Gent.
LiDAR is een technologie die gebruik maakt van laserpulsen om de afstand van onderzochte objecten of oppervlakken tot het instrument nauwkeurig te bepalen. Vervolgens wordt een 3D-puntenwolk van de gescande omgeving gemaakt. Terrestrische LiDAR-systemen scannen het betrokken gebied vanaf statische locaties op de grond en leveren gegevens met een hoge resolutie op kleine ruimtelijke schalen. Zij leveren een zeer gedetailleerde 3D-structuur van de bomen, waaruit de AGB en de koolstofvoorraad kunnen worden afgeleid. Daartoe kunnen kwantitatieve driedimensionale modellen (QSM: Quantitative Structure Models) worden gemaakt door cilinders op de puntenwolk te passen.
Het volume van de bovengrondse bomen kan vervolgens worden omgerekend in AGB met behulp van de houtdichtheid, die wordt bepaald door de verhouding tussen het drooggewicht van een houtmonster en het groene volume ervan. Dit kan worden gemeten aan boommonsters of geschat aan de hand van literatuurgegevens.
Om de ramingen van de biomassa met hoge resolutie te verbeteren, kunnen gegevens van een LiDAR-systeem aan boord van een vliegtuig of drone worden gebruikt om boomhoogte en kroonomvang te schatten. Bovendien kunnen met zeer gedetailleerde optische satellietbeelden met een resolutie van minder dan een meter – zoals die van de commerciële Worldview-2-satelliet (die panchromatische beelden met een nadirresolutie van 46 cm en multispectrale beelden met acht banden levert) – vanuit de ruimte individuele bomen worden opgespoord en hun kronen in kaart worden gebracht.
NDVI-beeld van de stad Gent, verkregen door rasterberekening met de rood- en nabij-infraroodbanden van Worldview-2, pansharpened (fusie van hoge resolutie panchromatische informatie en multispectrale informatie) in QGIS. NDVI-waarden onder 0,1 komen overeen met gebieden zonder vegetatie (b.v. watermassa's), van 0,1 tot 0,2 met kale grond, boven 0,2 met lage en hoge vegetatie. De rode en oranje gebieden komen overeen met dichtbevolkte en bewoonde gebieden, waaronder de haven in de rechterbovenhoek.
Een nuttige gedetailleerde telling
Het 3D-CITREES project lokaliseerde alle stadsbomen in de stad Gent (met uitzondering van het schaars beboste havengebied dat niet in het studiegebied is opgenomen) en bracht de bovengrondse biomassa in kaart. In totaal werden 262.863 bomen met een hoogte van meer dan 4 m ontdekt over een gebied van 120 km². De totale bovengrondse koolstofvoorraad werd geraamd op 312.710 ton koolstof, wat overeenkomt met een gemiddelde dichtheid van 26,06 tC/ha (ton koolstof per hectare).
De resultaten van dit project zijn van cruciaal belang voor zowel de stadsplanning als het beleid van de stad om de koolstofuitstoot te verminderen.
Bovendien heeft het project de ontwikkeling mogelijk gemaakt van een betrouwbare methode voor de bepaling van bovengrondse biomassa en koolstofvastlegging in een stedelijke omgeving. Deze methode kan in de toekomst worden gebruikt voor andere stedelijke gebieden en op elke schaal, of het nu gaat om honderd bomen of om een hele stad.
Meer informatie
Gentse bomen voor het eerst geteld (UGent)
Jasper telde alle bomen in Gent. Het zijn er 263.863 (Radio 2)