Descripción del conjunto de datos
El mapa de Biomasa Boreal de ICESat-2 de la NASA para el año 2020 es un producto de densidad de biomasa leñosa por encima del suelo en toda la región boreal, proveniente del lidar ICESat-2, la reflectancia de la superficie Landsat 8 y el Modelo Digital de Elevación Copernicus. Este producto fue elaborado por medio del Experimento de Vulnerabilidad Ártico-Boreal (Arctic-Boreal Vulnerability Experiment - ABoVE) de la NASA y de los proyectos financiados por el Equipo Científico de ICESat-2. Este conjunto de datos contiene estimaciones de transectos de densidad de biomasa sobre el suelo (Aboveground Biomass Density - AGBD) a lo largo de las pistas terrestres de ICESat-2, así como estimaciones cuadriculadas de AGBD e incertidumbre, todo ello con una resolución espacial de 30 m. Las estimaciones de AGBD se expresan en Mg ha-1. Las estimaciones de biomasa del transecto ICESat-2 y las estimaciones de biomasa en cuadrícula a 30 m estarán disponibles en ABoVE Science Cloud y en ORNL DAAC.
Uso
Este es un producto provisional, y el producto oficial de biomasa de ICESat-2 de 2020 para toda la zona boreal estará disponible a través del ORNL DAAC de la NASA (https://daac.ornl.gov/).
Este producto cartografía la biomasa de los bosques boreales, que se encuentra casi en su totalidad dentro de la brecha de datos de las altas latitudes septentrionales no muestreada por el GEDI de la NASA (a bordo de la Estación Espacial Internacional). Por consiguiente, este producto provee una cartografía de AGBD basada en lidar para cubrir la brecha de datos del norte de GEDI. El enfoque metodológico sigue básicamente el de la misión GEDI para predecir la AGBD a partir del lidar satelital, pero el producto de pared a pared de este producto utiliza datos de 30 m para extender espacialmente las estimaciones de biomasa de ICESat-2 y lograr una cartografía de alta resolución. En los sistemas boreales, los datos ópticos como los del Landsat no tienen los mismos límites de saturación que se observan con frecuencia en los bosques tropicales y templados de dosel cerrado.
Los usuarios deben considerar que la modelización de la biomasa procedente de las observaciones de ICESat-2 se basa en los datos de biomasa de calibración de los sitios de campo, que son geográficamente limitados comparados con el producto a nivel boreal, así como los modelos alométricos usados para elaborar estos datos de calibración. Por ejemplo, no se incluyeron datos de entrenamiento de parcelas de campo de Siberia. Estos datos de calibración aumentan la incertidumbre del producto final, pero la adición de más datos de calibración en futuras versiones de este producto aumentará la precisión de la biomasa.
Pedimos a los usuarios que hagan comentarios sobre el producto, particularmente cuando haya discrepancias entre el producto y los datos disponibles a nivel local.
Este producto utilizó la versión 004 de los datos de ICESat-2, de la temporada de cultivo de 2019 y 2020. Los datos de ICESat-2 entre el 26 de junio de 2019 y el 20 de julio de 2019 no se usaron debido a un problema con la nave espacial que provocó falta de datos o generó datos con estimaciones de geolocalización pobres.
Los datos de Landsat e ICESat-2 de la temporada de cultivo (1 de junio - 30 de septiembre) se usaron para la preparación de este modelo, y han intentado minimizar las incertidumbres de la fenología, pero la vegetación local y la dinámica de la nieve pueden crear discrepancias.
Hay que tener cuidado con el uso de estos datos en áreas donde hubo perturbaciones (por ejemplo, incendios) entre 2019-2021, cuando la relación entre los datos de ICESat-2 y los datos ópticos probablemente se vieron distorsionadas.
Si bien este producto pretende llenar al brecha de datos del norte de GEDI, está a una resolución espacial más alta (30 m) que el producto cuadriculado de GEDI (1 km) y las incertidumbres se han estimado usando diversos enfoques.
Metodología
Con el uso de indicadores de calidad de datos de ICESat-2 y filtros estadísticos, las alturas del dosel de ATL08 utilizadas fueron filtradas para eliminar los retornos asociados a la atenuación de la señal. Con el uso de las clasificaciones de fotones, los ATL08 de 100 m fueron reprocesados a una resolución de 30 m para hacerlos coincidir con los productos de datos de Copernicus y Landsat. Con esta resolución de transecto de 30 m, se calculó la altura del dosel y la métrica de la altura relativa del dosel (RH).
Los modelos de biomasa de ICESat-2 fueron ajustados desde una colección de conjuntos de datos de campo y lidar aerotransportado que coincidían espacial y temporalmente. El lidar aéreo se usó para simular los datos del ICESat-2 ATL08, creando un conjunto de datos de calibración. Se usaron modelos paramétricos de mínimos cuadrados ordinarios para prever la biomasa de campo partiendo de las métricas RH simuladas de ATL08. Los modelos se estratificaron por tipo funcional de planta y región geográfica, y se escogieron los mejores predictores de entrada para cada estrato. Los modelos de biomasa elegidos se aplicaron a los datos del transecto ATL08 de 30 m en órbita para determinar estimaciones de la biomasa del transecto de 30 m.
Los productos de datos Landsat y Copernicus fueron usados para extender las estimaciones de biomasa a todo el bosque boreal, es decir más allá de las pistas terrestres de ICESat-2. Se extrajeron covariables ráster derivadas de Landsat 8 y Copernicus para cada estimación de biomasa de transecto de 30 m de ATL08. 15 variables extraídas de Landsat 8, y 5 variables topográficas procedentes de los datos de elevación de Copernicus.
Se usaron mosaicos de 90 km para implementar modelos locales de bosques aleatorios (Random Forest - RF) que predijeran la biomasa de ICESat-2 basándose en las covariables cuadriculadas, produciendo estimaciones de 30 m de AGBD. Se ajustó un conjunto de modelos RF por mosaico, y la aplicación del conjunto completo a cada mosaico permitió estimar la incertidumbre a nivel de píxel, con el resultado final que representa la AGBD predicha, y la desviación estándar por píxel, y los percentiles 5 y 95 de las predicciones.
Incertidumbre y precisión
El mapa de incertidumbre en el producto provisional de la biomasa sólo tiene presente la incertidumbre del modelo entre las estimaciones de la biomasa de ICESat-2 y la pila de rasterización. Las futuras iteraciones también propagarán las incertidumbres de los modelos entre el campo y la simulación de ICESat-2. Las incertidumbres reportadas serán subestimadas, ya que no tienen en presentes los errores en las estimaciones de las parcelas de campo o de la biomasa (medición, alométrica), o los errores de muestreo de la distribución de las parcelas por el circumboreal.
Para cuantificar la incertidumbre, se usaron los datos de entrenamiento para ajustar 30 modelos de Bosque Aleatorio por cada mosaico que predicen la biomasa de 30 m de ICESat-2 en función de la pila de covariables. Estos modelos se aplicaron a su mosaico de 90 km asociado, y la media por píxel, la desviación estándar y los percentiles 5º y 95º se indican en el producto.
Para hacer la validación de este producto, se usaron mapas de biomasa lidar aerotransportados independientes de la adquisición LVIS 2019.
Mantenimiento del conjunto de datos
Se trata de un producto provisional que se publicará para su archivo a largo plazo en el ORNL DAAC de la NASA, cuya publicación está prevista para finales de 2021 / principios de 2022. Las futuras versiones de este producto dependerán de los recursos existentes, tanto para las mejoras del producto de 2020, como para los productos que correspondan a años futuros. El producto oficial incorporará los datos de ICESat-2 de las temporadas de cultivo de 2019-2021.
Se prevé que los datos de ICESat-2 estarán disponibles durante varios años después de 2021 y, en función de los recursos disponibles, se podrían generar productos anuales siguiendo estos métodos.
Características técnicas (ejemplo)
Resolución espacial: 30m
Cobertura geográfica:
Circumpolar boreal, 50° - 75° N
Cobertura temporal: 2020
Frecuencia de actualización: Anual
Formato: GeoTIFF optimizado para la nube
Política de datos: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY-4.0)
Orientación asociada o manual de usuario
Perfil del proyecto ABoVE
Repositorio ICESat-2 ATL08 en el Centro Nacional de Datos de Nieve y Hielo
Contacto para consultas
Laura Duncanson
Profesora Adjunta
Universidad de Maryland, College Park, College Park, Estados Unidos
Email: lduncans@umd.edu
Amy Neuenschwander
Investigador científico
Universidad de Texas en Austin, Estados Unidos
Email: amyn@arlut.utexas.edu
Paul Montesano
Investigador científico
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA | ADNET Systems, Inc.
Greenbelt, Maryland, Estados Unidos
Email: paul.m.montesano@nasa.gov
