老天有眼：遙測技術的生態應用

在冷戰年代揭開太空競賽的人造衛星，進入21世紀之後，卻在每個人的生活中扮演了重要的角色。現在，有許多人造衛星環繞地球，擔負著通訊廣播、軍事、導航、氣候觀測等各種任務，我們每天進行的看氣象預報、打電話、使用GPS、上網查看地圖等行為，都與人造衛星的運作有關。

對科學家來說，人造衛星更是提供了許多幫助，讓他們得以將探索的觸角進一步往未知的迷霧中延伸。其中有一項被稱為遙感探測（remote sensing）的技術，在這個探索過程中扮演了不可或缺的角色。所謂的遙感探測，就是在人造衛星上頭裝置偵測地表環境的感應器，感應地表反射的電磁波，紀錄後將資料傳回地面。

在生態方面的研究來說，遙測技術可以提供許多寶貴的資訊。過去某些人跡罕至或危險的地區，現在都可以透過衛星遙測一覽無遺。台大地理環境資源學系的黃倬英老師，就是國內從事這方面研究的專家之一。去年才回國的黃老師，在美國史丹佛大學卡內基學院全球生態系做博士後研究的工作，這個學院正是世界上首屈一指的環境遙測技術重鎮。

黃倬英認為，遙測技術可做到全球性的大範圍，而且最終也必須以全球性的研究為目標。而他個人的作法是從區域性的研究開始，也舉了目前正在進行的研究為例。

小範圍中的大世界

其中一項國科會補助的研究是針對棲蘭山上的一片台灣扁柏更新林的碳收支（Carbon Budget）。樹木進行光合作用時會在葉片內形成碳水化合物，就是碳收穫；而呼吸的時候排出二氧化碳，就是碳支出；兩者的差值就是碳吸存淨量（Net Primary Productivity），而碳吸存淨量為碳收支中非常重要的組成成分。利用遙測技術，可以了解整片樹林的碳吸存淨量，並計算出這片樹林一年可以吸收多少碳。長遠看來，這項研究或許可幫助我們了解不同的樹種對碳的吸收效率，並評估這些造林究竟能達成多少減碳的目標。

不過，遙測技術應用於生態方面的研究，少不了和生態學家合作。黃倬英在台大地理系的同事莊振義在同一片扁柏林做碳通量的研究，實際測量樹木釋放出的碳量。兩個各自獨立進行的研究，若依據相同的理論基礎，結果應該會產生有意義的關聯。實際測量的數據，以遙測的資料做校正，可提高精確性，建立扁柏的碳收支模型。

這項研究還有另一個重大的意義。雖然科學家確定，生長在中海拔山區霧林帶的林木新陳代謝和霧的起落、濃度等狀態有重要的關係，而霧的狀態又和全球氣候變遷有關係，但這些關係「究竟是什麼」，目前仍不清楚。然而，根據聯合國跨政府氣候變遷小組（IPCC）在2007年的報告，全球氣候變遷可能會破壞台灣扁柏的生存環境，使這種特有種生物的存續受到威脅，因此研究扁柏林的霧與氣候變遷的關聯更顯得刻不容緩。

了解外來物種的威脅

另外，黃倬英也正在進行關於南台灣外來物種的研究。南台灣的外來種植物中，危害最大的莫過於小花蔓澤蘭，幾年前，屏東科技大學曾受林務局委託，做過小花蔓澤蘭的分布監測研究。現在黃倬英接著做的國科會計畫是研究小花蔓澤蘭對其分布地區的環境，包括該地的碳、氮、磷循環等有何影響。在十二月到一月這段期間，小花蔓澤蘭會開出白色的小花，從遙測影像上可以判斷大片白色花朵反射了多少光和能量，並進一步分析對微氣候、溫度、能量、水、養分的循環等各方面的影響。

未來，遙測技術還可以用於研究環境的破壞與復原。對台灣生態系統最重要的擾動就是颱風了，颱風對台灣生態應該有極重要的影響。黃老師在八八水災過後，曾進入災區訪談，發現有些崩塌地區並不是這次的莫拉克造成的，而是其他數年前颱風所造成。這讓他不禁想到：某些崩塌地爲何數年後都無法回復？是什麼地形或者生態機能使一片崩塌地回復或者無法回復呢？利用遙測技術系統化的找出全台灣的崩塌地，並每年作監測，就可收集颱風對台灣自然生態影響的數據資料。

崩塌地本身也有值得被研究的原因。台灣山區有許多崩塌地，這些地方原本是長滿茂密植物的山坡，會吸收許多陽光；崩塌之後植物滑落，露出反射陽光的泥土，對全台灣的區域環境可能造成了一定程度的影響。這些影響的具體內容，就有待長期監測之後的分析告訴我們了。

遙測讓保育行動落實

分析遙測資料是專家的工作，但是現在卻已經發展出讓每個人都能參與監測生態系統的方法，真是一項令人振奮的消息。史丹佛大學卡內基學院的生態學家葛列格‧艾斯納（Gregory Asner）主持一項計畫，將長達幾十年來對南美洲熱帶雨林的衛星監測資料，透過一套名為CLASlite的軟體轉換成容易理解的影像，雨林中有哪些區域的植被不完整、有盜伐或死亡的跡象、哪些區域的樹林長期以來正在消失中，都可一目瞭然。

艾斯納的研究中顯示，全球大約百分之二十的溫室氣體排放來自熱帶雨林的破壞，而這些雨林多半位於開發中國家，這些國家的政府或環保團體並沒有足夠的能力取得並解讀人造衛星的資料或影像，因此也無法針對雨林的盜伐濫墾迅速擬出對策與做出行動。十年來，艾斯納將CLASlite推廣到這些國家，資訊的方便取得將使雨林的保育能夠化為深入民眾且具體落實的行動。

還有另一項更重要的意義。艾斯納提到，透過CLASlite，雨林國家的人們可以清楚了解，有多少二氧化碳的排放肇因於雨林的破壞，了解實際的資料有助於訂出每個國家碳排放的標準，或許能試圖解決國際氣候談判中，已開發國家和開發中國家對限制碳排放量的意見分歧。

最初作為軍事用途的人造衛星，現在已經發展出截然不同的和平用途，在人類和地球生態之存續的終極問題上，拓展了知的深度與行的動能。