NISAR поможет исследователям изучить, как изменения в экосистемах лесов и водно-болотных угодий Земли влияют на глобальный углеродный цикл и изменение климата.

После запуска в начале 2024 года миссия радиолокационного спутника NISAR предоставит детальное представление о двух типах экосистем — лесах и водно-болотных угодьях, — жизненно важных для естественного регулирования выбросов парниковых газов в атмосфере, которые вызывают глобальное изменение климата.

NISAR — это совместная миссия НАСА и ISRO (Индийской организации космических исследований), и на орбите ее сложные радиолокационные системы будут сканировать почти всю поверхность суши и льда Земли дважды каждые 12 дней. Собираемые им данные помогут исследователям понять две ключевые функции обоих типов экосистем: улавливание и выброс углерода.

Леса удерживают углерод в древесине своих деревьев; водно-болотные угодья хранят его в слоях органической почвы. Нарушение любой системы, постепенное или внезапное, может ускорить выброс углекислого газа и метана в атмосферу. Отслеживание этих изменений земного покрова в глобальном масштабе поможет исследователям изучить влияние на углеродный цикл — процессы, посредством которых углерод перемещается между атмосферой, сушей, океаном и живыми существами.

«Радарная технология NISAR позволит нам получить широкое представление о планете в пространстве и времени», — сказал Пол Розен, научный сотрудник проекта NISAR в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. «Это может дать нам действительно достоверное представление о том, как именно меняются суша и лед Земли».

Отслеживание вырубки лесов

На долю лесного хозяйства и других изменений в землепользовании приходится около 11% чистых выбросов парниковых газов, вызванных деятельностью человека. Данные NISAR улучшат наше понимание того, как потеря лесов по всему миру влияет на углеродный цикл и способствует глобальному потеплению.

«В глобальном масштабе мы плохо понимаем источники и поглотители углерода в наземных экосистемах , особенно в лесах», — сказал Ануп Дас, ученый-экологист и соруководитель научной группы ISRO NISAR. «Поэтому мы ожидаем, что NISAR во многом поможет решить эту проблему, особенно в менее густых лесах, которые более уязвимы к обезлесению и деградации».

Сигнал радара L-диапазона NISAR проникнет сквозь листья и ветви лесных пологов, отражаясь от стволов деревьев и земли под ними. Анализируя отраженный сигнал, исследователи смогут оценить плотность лесного покрова на площади размером с футбольное поле. Благодаря последовательным орбитальным проходам он сможет отслеживать, был ли участок леса прорежен или вырублен с течением времени.

Данные, которые будут собираться ранним утром и вечером и в любую погоду, также могут дать подсказку о том, что вызвало изменения, например, болезнь, деятельность человека или пожар.

Это важный набор возможностей для изучения обширных, часто покрытых облаками тропических лесов, например, в бассейнах Конго и Амазонки, которые ежегодно теряют миллионы акров леса. При пожаре углерод выбрасывается непосредственно в воздух, а разрушение лесов снижает поглощение углекислого газа из атмосферы.

Эти данные также могут помочь улучшить учет обезлесения и деградации лесов, а также роста лесов, поскольку страны, которые полагаются на лесозаготовки, пытаются перейти к более устойчивым практикам , сказал Йозеф Келлндорфер, член научной группы NISAR и основатель Earth Big Data. LLC, поставщик больших наборов данных и аналитических инструментов для исследований и поддержки принятия решений. «Сокращение вырубки и деградации лесов — это легкий результат для решения значительной части глобальной проблемы выбросов углерода», — добавил он.

Мониторинг затопления водно-болотных угодий

Водно-болотные угодья представляют собой еще одну углеродную загадку: болота, трясины, торфяники, затопленные леса, топи и другие водно-болотные угодья содержат от 20 до 30% углерода в почве Земли, несмотря на то, что они составляют лишь от 5 до 8% поверхности суши.

Когда водно-болотные угодья затопляются, бактерии начинают переваривать органические вещества (в основном мертвые растения) в почве. Благодаря этому естественному процессу водно-болотные угодья являются крупнейшим на планете естественным источником мощного парникового газа метана, который пузырьками поднимается на поверхность воды и попадает в атмосферу. Между тем, когда водно-болотные угодья высыхают, хранящийся в них углерод подвергается воздействию кислорода, выделяя углекислый газ.

«Это огромные резервуары углерода , которые могут быть высвобождены за относительно короткий промежуток времени», — сказала Эрика Подест, член научной группы NISAR и исследователь углеродного цикла и экосистем в Лаборатории реактивного движения.

Менее понятно, как изменение температуры и режима осадков из-за изменения климата , а также человеческая деятельность, такая как развитие и сельское хозяйство, влияют на масштабы, частоту и продолжительность наводнений на водно-болотных угодьях. NISAR сможет отслеживать наводнения, а с помощью повторных проходов исследователи смогут отслеживать сезонные и годовые колебания затопления водно-болотных угодий, а также долгосрочные тенденции.

Сопоставляя наблюдения NISAR за водно-болотными угодьями с отдельными данными о выбросах парниковых газов, исследователи должны получить информацию, которая поможет управлять экосистемами водно-болотных угодий , сказал Брюс Чепмен, член научной группы NISAR и исследователь водно- болотных угодий Лаборатории реактивного движения. «Мы должны быть осторожны, чтобы уменьшить наше воздействие на водно-болотные угодья, чтобы не ухудшить ситуацию с климатом», — добавил он.

NISAR планируется запустить в начале 2024 года с юга Индии. Помимо отслеживания изменений экосистемы, он будет собирать информацию о движении суши, помогая исследователям понять динамику землетрясений, извержений вулканов, оползней, а также оседаний и подъемов (когда поверхность опускается и поднимается). Он также будет отслеживать движение и таяние ледников и морского льда.