Zbieranie długoterminowych danych o węglu w lasach dzięki SMOS
Dane z misji ESA Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mogą być wykorzystane do oszacowania ilości węgla składowanego w lasach – a badanie to poprawiło nasze zrozumienie, jak wiarygodny jest ten wskaźnik oraz jak długoterminowe zbiory danych z SMOS mogą pomóc nam w monitorowaniu tego cennego zasobu.
Lasy odgrywają centralną rolę w globalnym cyklu węgla, ponieważ drzewa składają węgiel w swoich pniach, gałęziach, korzeniach i liściach. Jednak zmiany klimatyczne oraz działalność ludzka mogą wpływać na zdolność lasów do pochłaniania węgla, a coroczne zmiany w tych zasobach węgla są bardzo zróżnicowane w przestrzeni i czasie na całym świecie. Dlatego ważne jest, aby mieć ciągłe obserwacje ewolucji biomasy leśnej przez długi okres w celu monitorowania tego istotnego zmiennego klimatycznego.
Badanie opublikowane na początku tego roku w Earth System Science Data przeanalizowało metodę szacowania biomasy leśnej w okresie 15 lat, wykorzystując dane o optycznej głębokości wegetacji z SMOS. Pomiar ten – krótko nazywany VOD – ilościowo określa nieprzezroczystość warstwy wegetacji, służąc jako wiarygodny wskaźnik biomasy nadziemnej. Na podstawie obserwacji z lat 2011-2025 badanie wzmacnia nasze zrozumienie, jak optyczna głębokość wegetacji uzyskana z SMOS może być wykorzystana do monitorowania węgla składowanego w ekosystemach leśnych.
SMOS, wystrzelona w 2009 roku, jest jedną z misji Earth Explorer ESA, które stanowią element naukowy i badawczy programu Obserwacji Ziemi agencji.
Misja ta dysponuje jednym instrumentem, Mikrofala Radiometr Mikroskalowy, który działa w zakresie mikrofal L. Chociaż SMOS został zaprojektowany w celu uzyskiwania globalnych map wilgotności gleby i zasolenia oceanów, znacznie przekroczyła swoje pierwotne zadanie naukowe, dostarczając dane do innych zastosowań – na przykład do dokładnego pomiaru cienkiego lodu unoszącego się na morzach polarne, co jest wystarczająco precyzyjne do prognozowania i planowania tras dla statków. Jego zdolność do pomiaru optycznej głębokości wegetacji, która może być wykorzystana do lepszego zrozumienia biomasy, była wykorzystywana dopiero w ostatnich latach i jest kolejnym przykładem, jak ta misja przyniosła znacznie więcej korzyści niż oczekiwano.
Optyczna głębokość wegetacji jest miarą nieprzezroczystości warstwy wegetacji – w tym przypadku lasów. Poziom nieprzezroczystości jest określany przez ilość biomasy, jej strukturę oraz ilość wody składowanej w warstwie wegetacji. Jest to istotny miernik i z uwagi na swoją wrażliwość na biomasę nadziemną jest również wskaźnikiem węgla składowanego. Badanie dotyczyło metody analizowania związku między biomasą lasu a pomiarami optycznej głębokości wegetacji.
Matthias Drusch, główny naukowiec ds. powierzchni lądowych w ESA, zauważył, że SMOS jest w stanie wykryć, jak sygnał promieniowania mikrofalowego z jego instrumentu osłabia się, gdy przechodzi przez roślinność. "To mówi nam o całkowitej masie: suchej biomasy plus zawartości wody. To nie jest bezpośrednie, ale jest bardzo przydatne."
A menedżer misji SMOS i Biomass w ESA, Klaus Scipal, wyjaśnił, dlaczego metoda wykorzystania danych o optycznej głębokości wegetacji z SMOS wymagała analizy i lepszego zrozumienia. Powiedział, "W ciągu serii czasowej SMOS można dostrzec główne trendy – wielkie susze, powodzie, czy zmiany w strukturze wegetacji – ale ich interpretacja nie zawsze jest prosta. Ponieważ sygnał obejmuje zarówno biomasę, jak i wodę, musimy być ostrożni w tym, co tak naprawdę widzimy."
Jednakże, podczas gdy obserwacje satelitarne z misji takich jak SMOS i Biomass mogą analizować właściwości wegetacji w dużej skali, ciągłe obserwacje referencyjne z terenu są również potrzebne do walidacji danych. Paul Vermunt, naukowiec z Uniwersytetu Twente w Holandii, prowadzi badania nad biomasą leśną z ziemi, w ramach projektu finansowanego przez stypendium ESA Living Planet Fellowship. Podkreślił potrzebę zarówno danych z terenu, jak i długoterminowych zbiorów danych, "Potrzebujesz długich serii czasowych, ale także sposobu na ich interpretację. Dlatego łączymy dane satelitarne z pomiarami na ziemi. Idee polega na powiązaniu tego, co widzimy z kosmosu, z tym, co dzieje się w lasach, a nawet w poszczególnych drzewach."
Misja Biomass ESA, która została uruchomiona w kwietniu tego roku, również dostarcza danych o zawartości biomasy w lasach. Podobnie jak SMOS, Biomass również dysponuje instrumentem zdalnego wykrywania radarowego, ale jest w stanie wykrywać częstotliwości radiowe na dłuższych falach niż SMOS. Podczas gdy SMOS wykrywa długości fal w paśmie L i może przenikać niektóre warstwy wegetacji, misja Biomass wykrywa dłuższe długości fal w paśmie P. To pozwala mu na głębsze penetracje lasów i uzyskanie znacznie dokładniejszych danych o ich składzie biomasy, jak również o deformacji terenu.
Matthias powiedział, "Biomasa dostarcza nam szczegółowych danych strukturalnych, zwłaszcza w tropikach. Ale nie obejmuje globu i brakuje mu długiej serii czasowej. Jeśli chcemy map bez luk, musimy połączyć wiele satelitów – a to jest możliwe tylko jeśli zrozumiemy niepewności związane z każdą."
A Klaus dodał, "Biomasa ma znacznie dokładniejszą rozdzielczość niż SMOS, więc pomaga nam przyjrzeć się szczegółom strukturalnym. Ale aby zobaczyć długoterminowe trendy, nadal potrzebujesz SMOS. Razem mówią nam więcej, niż obie misje osobno."
Dane na temat biomasy nadziemnej pochodzące z SMOS są zgodne z danymi o biomasa z inicjatywy ESA dotyczącej zmian klimatu.
Misja Biomass będzie mogła opierać się na tej wiedzy i być w stanie dostarczyć więcej szczegółów na temat stanu organicznych zasobów Ziemi w przyszłości. Klaus zauważył, "SMOS pozwala nam spojrzeć na długoterminowe trendy w skali globalnej – a Biomass teraz przygląda się szczegółom przestrzennym, ze szczególnym uwzględnieniem zmian strukturalnych w baldachimie."
Vielen Dank, dass Sie den Artikel gelesen haben! Beobachten Sie uns unter Google Nachrichten.
