كشف الغابات: كيف تحول القمر الصناعي للكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ورادار P-Band محاسبة الكربون العالمية

• لمحة سوقية: التطور في مراقبة كربون الغابات
• اتجاهات التكنولوجيا: التقدم في رادار P-Band واستشعار الكتلة الحيوية بواسطة الأقمار الصناعية
• المشهد التنافسي: اللاعبين الرئيسيين والمبتكرين الناشئين
• توقعات النمو: التوسع المتوقع في حلول قياس كربون الغابات
• تحليل إقليمي: التبني والتأثير عبر الأسواق العالمية
• نظرة مستقبلية: الحدود التالية في تقييم الكتلة الحيوية للغابات
• التحديات والفرص: عبور الحواجز وفتح الإمكانيات
• المصادر والمراجع

“سورينام، دولة صغيرة في درع غيانا بأمريكا الجنوبية، تمر بتحول رقمي إلى جانب جيرانها غيانا وغويانا الفرنسية.” (المصدر)

لمحة سوقية: التطور في مراقبة كربون الغابات

تشهد مراقبة كربون الغابات تحولًا جذريًا مع ظهور تقنيات الأقمار الصناعية المتقدمة، خاصة القمر الصناعي للكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA). تم إطلاق القمر الصناعي للكتلة الحيوية في مايو 2024، وهو أول مهمة تحمل رادار فتحة اصطناعية P-band قطبي بالكامل إلى الفضاء، مما يوفر ما يصفه العديد بأنه “رؤية الأشعة السينية” للغابات. تمكّن هذه التقنية من اختراق غير مسبوق من خلال قباب الغابات الكثيفة، مما يسمح بالقياس المباشر للكتلة الحيوية الخشبية، ومن ثم تقديرات أكثر دقة لمخزونات الكربون.

اعتمدت الطرق التقليدية لمراقبة كربون الغابات بشكل كبير على البيانات البصرية وبيانات رادار L-band، التي تكون محدودة في قدرتها على اختراق الغطاء النباتي الكثيف وغالبًا ما تكافح في الظروف الغائمة أو الممطرة. يمكن لرادار P-band، الذي يعمل على نطاق ترددي قدره حوالي 70 سنتيمترًا، أن يخترق الأوراق والفروع الصغيرة ليصل إلى جذوع الأشجار والفروع الكبيرة – وهي المستودعات الرئيسية للكربون في الغابات (ESA).

تعتبر هذه النقلة التكنولوجية مهمة بشكل خاص للغابات الاستوائية، التي تخزن حوالي 40% من الكربون الأرضي في العالم，但 من المعروف أنها صعبة المراقبة بسبب الغطاء السحابي المستمر والأوراق الكثيفة (Nature). من المتوقع أن يوفر نطاق القمر الصناعي للكتلة الحيوية والبيانات عالية الدقة تغطية حرجة في محاسبة الكربون، داعمةً كل من السجلات الوطنية لانبعاثات غازات الدفيئة والأسواق التطوعية للكربون.

• نطاق عالمي: سيقوم القمر الصناعي للكتلة الحيوية برسم خريطة للغابات في جميع أنحاء العالم كل ستة أشهر، مما يوفر بيانات متسقة وقابلة للتكرار لأكثر من 8 سنوات (نظرة عامة على مهمة ESA).
• دقة محسّنة: تشير التقديرات الأولية إلى أن رادار P-band يمكن أن يقلل من عدم اليقين في تقديرات الكتلة الحيوية فوق الأرض بنسبة تصل إلى 50% مقارنة بالطرق السابقة (Science).
• تأثير السوق: من المتوقع أن تعزز المراقبة المحسنة الثقة في ائتمانات كربون الغابات، مما قد يفتح مليارات الدولارات في التمويل المناخي ويدعم الجهود العالمية لوقف إزالة الغابات (Carbon Herald).

مع تكثيف العالم تركيزه على الحلول القائمة على الطبيعة للتخفيف من آثار المناخ، فإن ثورة رادار P-band بقيادة القمر الصناعي للكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية تستعد لوضع معيار جديد للشفافية والدقة وقابلية التوسع في مراقبة كربون الغابات.

اتجاهات التكنولوجيا: التقدم في رادار P-Band واستشعار الكتلة الحيوية بواسطة الأقمار الصناعية

يعتبر القمر الصناعي للكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، الذي تم إطلاقه في 2024، قفزة تحول في مراقبة الغابات ومحاسبة الكربون بفضل استخدامه الرائد لرادار فتحة اصطناعية P-band. على عكس ترددات الرادار التقليدية، يخترق P-band (ترددات 70 سم) عمق قباب الغابات، مما يمكن القمر الصناعي من “رؤية” من خلال الأوراق والفروع لقياس الكتلة الحيوية الخشبية للأشجار مباشرة. توصف هذه القدرة غالبًا بأنها توفر “رؤية الأشعة السينية” للغابات، وهو إنجاز متميز لعلوم المناخ العالمية والسياسات.

قبل القمر الصناعي للكتلة الحيوية، اعتمدت معظم مراقبة الغابات القائم على الأقمار الصناعية على أجهزة استشعار بصرية أو رادار ذي ترددات أقصر، والتي تعاني من مشاكل الغطاء السحابي ويمكن أن تقدر فقط الغطاء النباتي السطحي. ولكن يمكن لرادار P-band أن يعمل ليلاً ونهارًا، وفي جميع الظروف الجوية، والأهم من ذلك أنه يمكنه اكتشاف التغييرات في هيكل الجذع والفروع – وهي مؤشرات رئيسية لتخزين الكربون. يتيح ذلك دقة غير مسبوقة في رسم خريطة الكتلة الحيوية فوق الأرض، وهو متغير حاسم لفهم دورة الكربون العالمية وإبلاغ العمل المناخي (ESA: قمر الكتلة الحيوية).

• تغطية عالمية: سيوفر القمر الصناعي للكتلة الحيوية تغطية شاملة لالغابات في جميع أنحاء العالم كل ستة أشهر، مع توفير بيانات بدقة مكانية قدرها 200 متر. وهذا يعد تحسينًا كبيرًا مقارنةً بالبعثات السابقة، التي غالبًا ما كانت تقدم فقط بيانات عشوائية أو إقليمية (ESA Earth Online: Biomass).
• محاسبة الكربون: ستغذي بيانات القمر الصناعي مباشرة السجلات الوطنية لغازات الدفيئة وتدعم برنامج REDD+ التابع للأمم المتحدة، الذي يشجع على حماية الغابات عن طريق قياس مخزونات الكربون والانبعاثات الناتجة عن إزالة الغابات (برنامج الأمم المتحدة REDD+).
• الابتكار التكنولوجي: يعتبر القمر الصناعي للكتلة الحيوية أول مهمة فضائية تستخدم رادار P-band لمراقبة الغابات عالميًا، متغلبةً على التحديات التقنية مثل التداخل في الترددات اللاسلكية والحاجة إلى هوائيات قابلة للاستخدام كبيرة (12 مترًا في القطر) (Nature: قمر ESA للكتلة الحيوية).

مع القدرة على قياس هيكل الغابات وكتلتها الحيوية على نطاق واسع، يستعد القمر الصناعي للكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) لإحداث ثورة في محاسبة الكربون، مما يوفر للمسؤولين وصانعي السياسات والعلماء وعلماء الحفظ البيانات القوية والقابلة للتطبيق اللازمة لمكافحة تغير المناخ وحماية غابات العالم.

المشهد التنافسي: اللاعبين الرئيسيين والمبتكرين الناشئين

يتطور المشهد التنافسي لتقنيات “رؤية الأشعة السينية” في مجال الغابات، وخصوصًا تلك التي تستخدم رادار P-band لمحاسبة الكربون، بسرعة. إن قمر الكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) Biomass satellite، الذي أُطلق في مايو 2024، في طليعة هذه الثورة. إنها أول مهمة تحمل رادار فتحة اصطناعية P-band قطبي بالكامل إلى الفضاء، مما يمكّن من اختراق غير مسبوق بواسطة قباب الغابات لرسم خرائط الكتلة الحيوية ومخزونات الكربون عالميًا.

اللاعبون الرئيسيون

• وكالة الفضاء الأوروبية (ESA): يعتبر قمر الكتلة الحيوية هو مشروع العلم الرئيسي، حيث يوفر بيانات عالية الدقة على مستوى العالم عن هيكل الغابات والكتلة الحيوية فوق الأرض. يمكن لرادار P-band اختراق الغابات الاستوائية الكثيفة، مما يوفر ميزة فريدة مقارنةً ببقاء بعثات L-band وC-band السابقة (أخبار ESA).
• NASA: بينما يستخدم GEDI (تحقيق ديناميكيات النظام البيئي العالمي) من ناسا هذا ليدار من محطة الفضاء الدولية لقياس الهيكل العمودي للغابات، فإنه يفتقر إلى الاختراق العميق الذي يتمتع به رادار P-band. ومع ذلك، يتم دمج بيانات GEDI غالبًا مع الرادار لتحسين محاسبة الكربون.
• Airbus Defence and Space: بصفتها المقاول الرئيسي للقمر الصناعي للكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، تعتبر Airbus لاعباً صناعياً رئيسياً، حيث تطور كل من منصة القمر الصناعي وأداة الرادار P-band المتقدمة (Airbus).

المبتكرون الناشئون

• Iceye: تعتبر هذه الشركة الفنلندية رائدة في مجال الأقمار الصناعية الدقيقة للرادار، على الرغم من تركيزها الحالي على X-band. قد disrupt السوق بفضل سرعة العودة المخططة ومدى تغطية ترددات أوسع (Iceye).
• Capella Space: تتخصص Capella في رادارات دقيقة عالية الدقة، وتستكشف ترددات رادار جديدة وتحليلات للرصد البيئي، بما في ذلك تطبيقات الكتلة الحيوية (Capella Space).
• الشركات الناشئة والمجموعات البحثية: يقوم عدد من الشركات الناشئة والمجموعات الأكاديمية بتطوير خوارزميات لدمج رادار P-band مع بيانات الليدار، والبيانات البصرية، وبيانات الطائرات بدون طيار، بهدف توفير محاسبة كربونية دقيقة الوقت العالي لأسواق الكربون والتمويل للحفاظ على البيئة.

مع وضع قمر الكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية معيارًا جديدًا، من المتوقع أن يتصاعد المشهد التنافسي مع تسابق الشركات التجارية وشركات تحليلات البيانات لإطلاق الإمكانيات الكاملة لرادار P-band لمراقبة الغابات العالمية والتحقق من الكربون.

توقعات النمو: التوسع المتوقع في حلول قياس كربون الغابات

يخضع مشهد قياس كربون الغابات لتحول جذري بفضل ظهور تقنيات الاستشعار عن بعد المتقدمة، وعلى رأسها قمر الكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA). تم إطلاق هذه المهمة في 2024، وهي الأولى التي تحمل رادار فتحة اصطناعية P-band إلى المدار، مما يمكّن من رؤية غير مسبوقة “لرؤية الأشعة السينية” من خلال قباب الغابات الكثيفة لقياس الكتلة الحيوية الخشبية مباشرة، ومن ثم مخزونات الكربون (مهمة ESA للكتلة الحيوية).

يعمل رادار P-band على تردد 70 سم، مما يتيح له اختراق الأوراق والفروع الصغيرة، والتقاط الإشارات من جذوع الأشجار والفروع الكبيرة – وهي المستودعات الرئيسية للكربون في الغابات. تعالج هذه القدرة فجوة هامة في البعثات السابقة، التي كافحت لتقدير الكتلة الحيوية فوق الأرض بشكل دقيق في الغابات الاستوائية والبورال بسبب الحظر على قبة الأشجار (Nature).

يتوقع محللو السوق أن يؤدي دمج بيانات رادار P-band إلى تحفيز نمو كبير في قطاع حلول قياس كربون الغابات. وفقًا لتقرير عام 2023 من قبل MarketsandMarkets، من المتوقع أن ينمو سوق كربون الغابات العالمي من 1.3 مليار دولار أمريكي في 2023 إلى 2.7 مليار دولار بحلول 2028، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 15.6%. يبرز التقرير أن دقة القياس المحسّنة، التي تمكّنها تقنيات مثل القمر الصناعي للكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، ستقود الطلب على ائتمانات الكربون ذات الجودة العالية والتقارير المعتمدة.

• زيادة دقة القياس: من المتوقع أن يقلل الرادار P-band من عدم اليقين في تقديرات الكتلة الحيوية بنسبة تصل إلى 30%، مما يعد تحولًا كبيرًا في محاسبة الكربون والتحقق منها (ESA).
• توسع السوق: تتيح القدرة على مراقبة الغابات التي كانت سابقًا غير قابلة للوصول إليها أو تم قياسها بشكل ضعيف، خاصة في المناطق الاستوائية، فرصًا جديدة لمطوري المشاريع والمستثمرين في الحلول المعتمدة على الطبيعة.
• تأثير السياسات: تزداد متطلبات الحكومات والهيئات التنظيمية للحصول على بيانات قوية مستمدة من الأقمار الصناعية لتقارير انبعاثات غازات الدفيئة الوطنية وبرامج REDD+ (UNFCCC REDD+).

باختصار، من المقرر أن تمثل نشر قمر الكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية وثورة رادار P-band عصرًا جديدًا من الشفافية وقابلية التوسع في أسواق كربون الغابات، تدعم كل من السياسات المناخية والاستثمار الخاص في الحلول الطبيعية للمناخ.

تحليل إقليمي: التبني والتأثير عبر الأسواق العالمية

يعتبر إطلاق القمر الصناعي للكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) في مايو 2024 لحظة تحول في مراقبة الغابات العالمية ومحاسبة الكربون. مزودًا برادار فتحة اصطناعية P-band رائد، يمكن للقمر الصناعي “رؤية” من خلال قباب الغابات الكثيفة، مما يوفر بيانات غير مسبوقة وعالية الدقة عن هيكل الغابات والكتلة الحيوية فوق الأرض. من المقرر أن يُعيد هذا التحول كيف ستقيس المناطق حول العالم وتدير وت monetize مخزونات الكربون الخاصة بها.

• أوروبا: باعتبارها موطن مهمة الكتلة الحيوية، تظل أوروبا في الطليعة من تكامل بيانات رادار P-band في سياساتها البيئية وغاباتها. تعتمد الصفقة الخضراء للاتحاد الأوروبي وتنظيم LULUCF (استخدام الأراضي، وتغيير استخدام الأراضي، والغابات) على محاسبة دقيقة للكربون، ومن المتوقع أن تعزز البيانات الجديدة الامتثال والتقارير. تتبنى مشاريع تجريبية مبكرة في الدول الاسكندنافية وشرق أوروبا التكنولوجيا بالفعل لتحسين السجلات الوطنية لانبعاثات غازات الدفيئة (ESA).
• أمريكا الجنوبية: عانت حوض الأمازون، وهو خزان كربوني حيوي، لفترة طويلة من فجوات في البيانات بسبب التغطية السحابية المستمرة والنباتات الكثيفة. تتغلب رادار P-band للقمر الصناعي للكتلة الحيوية على هذه المعوقات، مما يمكّن من رسم خرائط محليًا على مدار السنة للكتلة الحيوية للغابات. من المتوقع أن يعزز هذا جهود البرازيل لمكافحة إزالة الغابات غير القانونية ويدعم مبادرات REDD+ (تقليل الانبعاثات الناتجة عن إزالة الغابات وتدهور الغابات)، مما قد يفتح مجالات جديدة لتمويل الكربون (Nature).
• أفريقيا: تعتبر الغابات الاستوائية الأفريقية، لا سيما في حوض الكونغو، من الأقل قياسًا ولكنها الأكثر حيوية لدورات الكربون العالمية. من المقرر أن تملأ مهمة الكتلة الحيوية فجوات البيانات الحرجة، تدعم إدارة الغابات المستدامة والالتزامات المناخية الدولية. تستعد المنظمات الإقليمية والحكومات لدمج هذه البيانات في نظم مراقبة الغابات الوطنية، بدعم من البنك الدولي وUN-REDD (UN-REDD).
• منطقة آسيا والمحيط الهادئ: تعتبر أراضى الخث والغابات المطيرة في جنوب شرق آسيا خزانات كربونية رئيسية ولكنها تواجه تغييرًا سريعًا في استخدام الأراضي. ستحسن قدرة رادار P-band على اختراق قباب الغابات الكثيفة تقديرات مخزونات الكربون، مما يساعد دولًا مثل إندونيسيا وماليزيا في تحقيق مساهماتها المنبثقة (NDCs) بموجب اتفاق باريس (ESA Earth Online).

على الصعيد العالمي، من المتوقع أن تضع بيانات القمر الصناعي للكتلة الحيوية معايير جديدة للشفافية والدقة في أسواق الكربون، داعمةً كل من المبادرات الممتثلة والتطوعية. مع تكثيف الدول والشركات التزاماتها بالحياد الكربوني، من المتوقع أن تصبح ثورة رادار P-band حجر الزاوية المحوري لمحاسبة الكربون العالمية المستندة إلى العلوم.

نظرة مستقبلية: الحدود التالية في تقييم الكتلة الحيوية للغابات

يستعد مستقبل تقييم الكتلة الحيوية للغابات للقفز التحويلي مع ظهور تقنيات الأقمار الصناعية المتقدمة، وخاصة مهمة الكتلة الحيوية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA). تم إطلاق القمر الصناعي للكتلة الحيوية في مايو 2024، وهو الأول الذي يحمل رادار فتحة اصطناعية P-band قطبي بالكامل إلى المدار، مما يوفر “رؤية الأشعة السينية” غير مسبوقة لعالم الغابات. تمثل هذه التقنية تطورًا كبيرًا في محاسبة الكربون، مما يمكّن العلماء من قياس هيكل الغابات والكتلة الحيوية فوق الأرض مباشرة على مستوى عالمي.

يعمل رادار P-band على تردد 70 سنتيمترًا، مما يسمح له بالاختراق عبر قبة الغابة والتفاعل مع جذوع الأشجار والفروع الكبيرة – وهي مكونات رئيسية للكتلة الحيوية التي لا تستطيع أجهزة الاستشعار ذات الطول الموجي الأقصر (مثل L-band أو الأدوات البصرية) تقييمها بشكل كافٍ. تعتبر هذه القدرة حاسمة لتقدير دقيق للكربون المخزن في الغابات، خاصة في المناطق الاستوائية الكثيفة حيث تواجه طرق الاستشعار عن بعد التقليدية قيودًا كبيرة (نظرة عامة على قمر الكتلة الحيوية ESA).

مع مدة مهمة مخطط لها تتجاوز خمس سنوات على الأقل، سيوفر القمر الصناعي للكتلة الحيوية خرائط عالمية للكتلة الحيوية للغابات كل ستة أشهر، مما يوفر رؤية ديناميكية للتغيرات الناجمة عن إزالة الغابات والتدهور والنمو مرة أخرى. من المتوقع أن تقلل البيانات من عدم اليقين في تقديرات مخزونات الكربون العالمية بنسبة تصل إلى 50%، وهو تحسين حاسم لنمذجة المناخ وللدول التي تقيد الانبعاثات والإزالات بموجب اتفاق باريس (Nature News).

• تغطية عالمية: سيوفر قمر الكتلة الحيوية خرائط للغابات بين 50° شمالًا و50° جنوبًا، مما يغطي أكثر من 90% من غابات العالم.
• دقة عالية: يمكن لرادار القمر الصناعي أن يحل ميزات صغيرة تصل إلى 200 متر، مما يمكّن التقييمات الإقليمية والوطنية المفصلة.
• بيانات مفتوحة: تعهدت وكالة الفضاء الأوروبية بجعل بيانات الكتلة الحيوية متاحة مجانًا، مما يعزز الابتكار في مراقبة الغابات والتحقق من أسواق الكربون (وصول بيانات ESA).

عند النظر إلى الأمام، سيسهم دمج بيانات رادار P-band مع مصادر أخرى لرصد الأرض وتحليلات مدفوعة بالذكاء الاصطناعي في تعزيز دقة وتوقيت تقييمات الكتلة الحيوية. ستصبح هذه “رؤية الأشعة السينية” للغابات حجر الزاوية في الجهود العالمية لمراقبة وحماية وإدارة مصادر الكربون الحيوية للكوكب بشكل مستدام.

التحديات والفرص: عبور الحواجز وفتح الإمكانيات

يعتبر قمر الكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، الذي تم إطلاقه في 2024، قفزة تحول في مراقبة الغابات ومحاسبة الكربون. باستخدام رادار فتحة اصطناعية P-band الرائد، يمكن للقمر الصناعي “رؤية” من خلال قمم الغابات لقياس كتلة الأشجار والنباتات الصغيرة، مما يوفر رؤى غير مسبوقة في مخزونات الكربون العالمية للغابات (ESA).

التحديات

• اختراق الإشارة وتعقيد البيانات: بينما يمكن لرادار P-band اختراق القمم الكثيفة، فإن تفسير الإشارات المرتدة معقد. يمكن أن تؤدي التغيرات في الرطوبة والتضاريس وبنية الغابات إلى عدم اليقين، مما يتطلب خوارزميات متقدمة وحقائق أرضية لتحسين تقدير الكتلة الحيوية بدقة (Nature).
• حواجز تنظيمية: تعتبر ترددات P-band حساسة ومنظمة بسبب احتمال تدخلها مع أنظمة اتصال أخرى. لا تزال تأمين التخصيصات الترددية العالمية وإدارة تبادل البيانات عبر الحدود عقبات لوجستية (SpaceNews).
• دمج مع الأنظمة الحالية: يعتبر توفيق بيانات الكتلة الحيوية مع أنظمة المراقبة الأخرى الفضائية والأرضية أمرًا ضروريًا لدقة محاسبة الكربون الشاملة. يمكن أن تؤدي الفوارق في دقة القياس وطرق القياس إلى تعقيد جهود الدمج.

فرص

• زيادة دقة محاسبة الكربون: فإن قدرة الكتلة الحيوية على قياس الكتلة الحيوية فوق الأرض مباشرة تعالج فجوة هامة في مراقبتك الحالية للغابات، والتي غالبًا ما تعتمد على مؤشرات غير مباشرة. يمكن أن يعزز ذلك من دقة السجلات الوطنية لانبعاثات غازات الدفيئة ويدعم الامتثال للاتفاقيات المناخية الدولية (Carbon Brief).
• اكتشاف إزالة الغابات والتدهور: تتيح تغطية القمر الصناعي العالمية عالية الدقة.detect > حتى الجرائم بمعدل قريب من الزمن اللازم استجابة الحكومة والمنظمات غير الحكومية بسرعة (ESA).
• ابتكار السوق والسياسات: يمكن أن تدعم بيانات الكتلة الحيوية الموثوقة أسواق الائتمانات الكربونية وتحلل سياسات إدارة الأراضي المستدامة. ستجذب هذه الشفافية الاستثمار وتدفع جهود الحفظ.

باختصار، يمثل القمر الصناعي للكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية وتكنولوجيا رادار P-band ثورة في محاسبة كربون الغابات. على الرغم من استمرار التحديات التقنية والتنظيمية، إلا أن الفرص المتعلقة بالعمل المناخي وابتكار السياسات وتطور السوق كبيرة، مما يضع هذه المهمة كأساس لرصد البيئة العالمية.

المصادر والمراجع

• رؤية الأشعة السينية للغابات: قمر الكتلة الحيوية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية وثورة رادار P-Band في محاسبة الكربون
• ESA
• Nature
• Carbon Herald
• ESA Earth Online
• برنامج الأمم المتحدة REDD+
• GEDI
• Airbus
• Iceye
• Capella Space
• MarketsandMarkets
• UNFCCC REDD+
• SpaceNews
• Carbon Brief