研究森林有几种方法。科学家们可以在地面上，在大自然中，详细记录树木的大小和形状。最近，他们还可以将研究外包给太空，使用距离地球250英里、时速超过17,000英里的激光成像系统来计算单棵树的大小和形状。后一种方法提供了高度精炼的测量结果，最重要的是，对于科学家来说，没有蚊子。
野外工作可能很艰苦。“第一个夏天，北安大略省经历了热浪，蚊子非常可怕，”马里兰大学地理科学系的助理教授劳拉·邓肯森（Laura Duncanson）笑着回忆起她本科时在野外的早期经历。“我们测量了大量带刺的小云杉树的树干直径，我浑身都是虫咬、汗水和抓痕。”
如今，她和该大学地理科学系的教授拉尔夫·杜巴亚（Ralph Dubayah）以及美国宇航局的科学家们正在使用安装在国际空间站上的先进新技术，这将帮助研究人员绘制出世界温带和热带森林的第一个三维地图。全球生态系统动力学调查（Global Ecosystem Dynamics Investigation），简称GEDI（发音为“绝地”），将提供森林的三维图像。
森林吸收了燃烧化石燃料释放到大气中的导致地球变暖的二氧化碳。如果任其发展，森林会吸收大量的二氧化碳。但当人们燃烧树木清理土地用于耕种或其他项目时，这个过程会将大量的二氧化碳送回空气中。目前尚不清楚森林中究竟储存了多少碳，因此很难判断保护或重新种植森林的影响。GEDI旨在填补这一空白。
“如果你要设计机器人来帮助对抗气候变化，我能想到的最好的机器人就是能够从大气中吸取二氧化碳并将其储存在某个地方，从而减轻化石燃料的二氧化碳排放的影响，”邓肯森说。“我希望这些机器人生产和维护成本低廉，并且能够在地球上任何地方以大规模的数量长期生存。树木在这方面已经比我们设计的任何机器人都要好。它们已经进化到能在当地气候中最佳地生长和积累碳。它们免费繁殖。而且它们几乎存在于地球上的任何地方。如果你任由你的后院长时间无人管理，很可能会变成一片森林。因此，这些令人难以置信的天然吸碳机器已经帮助我们减缓了气候变化，但我们仍然没有充分遏制森林砍伐的努力。”
GEDI于12月由一次因臭名昭著的“老鼠粮”事件而推迟了一天的补给任务运往国际空间站。“他们发现用于老鼠实验的食物发霉了，”该任务的首席研究员杜巴亚说。即使在 NASA 处理了老鼠的食物后，任务似乎也可能无法进行。
“发射那天风很大，”杜巴亚说。“在发射前的几分钟，仍然不确定我们是否会出发。然后，我们 all 倒计时，每个人都喊‘零’——但什么都没发生。”经过几秒钟的紧张等待，火箭终于点燃了。“看着你工作了二十多年的东西终于升上天空……真是太美妙了，”他说。
杜巴亚解释了 GEDI 将如何帮助科学家研究森林。一种先进的仪器将激光脉冲向下发送到地球，这些脉冲进入空间站轨道下方的森林。激光束会撞击它们遇到的第一个物体——密集树冠顶端的树叶、突出的树枝，或森林生长的地面。返回 GEDI 空间站望远镜的激光束提供了详尽的森林三维地图。激光可以测量树的高度，并显示树叶和树枝的密度。
一棵高大、粗壮的树储存的碳比一棵矮的树多。干燥后，树木大约一半是碳，如果树木被砍伐燃烧，这些碳就会重新释放到大气中。虽然成熟的森林在其树干中储存碳很重要，但年轻、快速生长的树木可以以更高的速率吸收大气碳。
因此，测量森林碳“与树木的高度、它们的周长、树枝的数量、树叶的数量以及根的大小有关，”NASA 戈达德太空飞行中心 GEDI 仪器科学家兼副首席研究员布莱恩·布莱尔（Bryan Blair）说。最重要的是，数据将是一致的。
“如果我们能以一致的方式测量地球上的每一棵树，我们就无需 GEDI 了，”邓肯森说。“但显然我们做不到。”并非每个国家都投入相同的资源来测量森林储存的碳，并且使用不同方法的测量结果常常难以比较。邓肯森说，有了 GEDI，“将会有关于地球上每种森林类型的数据，所以每个人都可以利用这些公开数据来研究他们感兴趣的领域。”
苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的环境科学家、Crowther Lab 的负责人托马斯·克劳瑟（Thomas Crowther）表示，GEDI 代表了森林研究的重大突破。“我们正处于一场新的数据革命的边缘。这些新信息将改变我们对陆地生态系统结构的理解，”他说。“通过将这些数据与地面测量相结合，我们现在可以完善我们对陆地碳储存的理解，以及它在本世纪剩余时间里可能如何变化。”
尽管如此，GEDI 也有其局限性。它不会像许多光学或雷达卫星那样收集全景数据，也无法穿透浓密的云层。“所以，在那些常年多云的地区，我们会获得较少的数据，”邓肯森说。“尽管如此，我们将获得比以往多得多的关于三维森林结构的数据——我们预计（相当于）100 亿次无云观测。”此外，GEDI 只能看到北纬 50 度到南纬 50 度之间的森林，这对应于空间站覆盖的极限。因此，它将错过北方森林，尽管 9 月发射的另一套激光测量系统在测量北美和欧洲森林密度较低的森林方面将很有用。
GEDI 收集的所有数据都将是公开的，因此来自不同学科的科学家都可以使用它。“我个人的兴趣在于森林碳储量和通量测绘，以及从生态学角度理解森林的结构多样性，但我们团队中的其他人则在研究生物多样性测绘、生态系统建模等方面，”邓肯森说。“我正在进行一个关于加州森林碳损失的项目，另一个项目是关于莫桑比克木炭生产造成的损失。应用范围非常广泛。”
它在地形测绘、寻找和了解地球上最高森林的生态学方面也将很有用，“并有助于解开关于生态系统结构如何与其功能和恢复力相关的奥秘，”她补充道。“我相信人们会使用 GEDI 数据来做我们甚至没有想过的事情。”
玛琳·西蒙斯为Nexus Media撰稿，该媒体是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻社。
