Al medir con precisión los bosques en 3D, Los datos de GEDI juegan un papel importante en la comprensión de cuánta biomasa y bosques de carbono almacenan y cuánto pierden cuando son perturbados, información vital para comprender el ciclo del carbono de la Tierra y cómo está cambiando. Crédito:Estudio de visualización científica de la NASA / Lori Losey
La misión de Investigación de Dinámica de Ecosistemas Globales (GEDI) de la NASA publicó sus primeros datos disponibles públicamente el 21 de enero. 2020, dar a los investigadores acceso a las mediciones de los bosques de todo el mundo.
GEDI (pronunciado como el Jedi de la fama de "Star Wars") examina los bosques de la Tierra desde a bordo de la Estación Espacial Internacional, utilizando sus tres láseres para construir mapas tridimensionales (3-D) detallados de la altura del dosel del bosque y la distribución de ramas y hojas en el bosque. Al medir con precisión los bosques en 3-D, Los datos de GEDI juegan un papel importante en la comprensión de cuánta biomasa y bosques de carbono almacenan y cuánto pierden cuando son perturbados, información vital para comprender el ciclo del carbono de la Tierra y cómo está cambiando. Los datos de la misión también se pueden utilizar para estudiar los hábitats de plantas y animales y la biodiversidad. y cómo pueden cambiar con el tiempo.
La primera publicación de datos contiene las primeras ocho semanas de datos GEDI:cientos de millones de puntos de datos, cubriendo el globo entre el sur de Canadá y la punta de América del Sur. Cuando llega a su segundo cumpleaños, GEDI habrá recopilado un estimado de 10 mil millones de observaciones láser, que representa el conjunto de datos satelitales mundiales más completo sobre la estructura forestal jamás producido.
La vista de GEDI de un bosque aparece como una colección de formas de onda que muestran las copas de los árboles, el terreno, y las ramas, hojas y espacio abierto en el medio. Juntar, Las colecciones de formas de onda comienzan a mostrar la estructura del bosque, no solo verticalmente, pero también horizontalmente. Esta toma de la selva amazónica muestra la altura del dosel y la estructura debajo. Crédito:Observatorio de la Tierra de la NASA / Lauren Dauphin
"Los mapas de biomasa pantropical existentes utilizan datos láser adquiridos hace casi 15 años y se basaron en menos de 5 millones de observaciones láser en total, "dijo Ralph Dubayah, Investigador principal de GEDI y profesor de ciencias geográficas en la Universidad de Maryland. "GEDI recopila 6 millones de observaciones láser todos los días. Por lo tanto, en los trópicos, ya hemos recopilado aproximadamente dos órdenes de magnitud más de datos que lo que antes era el 'estado de la técnica' ".
Lo que hace que GEDI sea único es más que solo su número de mediciones, sin embargo. GEDI tiene la capacidad de "ver" el bosque mejor que cualquier otro instrumento espacial. Utiliza detección de luz y rango (LIDAR), que hace rebotar rápidos pulsos de láser en los objetos para detectar su ubicación y forma en 3-D, la forma en que el radar detecta formas rebotando ondas de radio.
"Las mediciones sobre la vegetación son un desafío, "dijo Bryan Blair, Investigador principal adjunto y científico de instrumentos de GEDI. "Para realizar estas mediciones de altura precisas, utilizamos una técnica llamada LIDAR de forma de onda que mapea la estructura tridimensional de los bosques. Para hacer esto con precisión, necesitamos penetrar a través del dosel y ver una señal de tierra a veces muy débil. Llevamos más de 25 años usando esta medida desde aviones, pero cuando implementas eso en el espacio, tienes que ser muy eficiente con recursos como masa y potencia y no puedes hacer que el sensor sea demasiado complejo o caro ".
Los tres láseres de GEDI cubren un camino de aproximadamente 4 kilómetros de ancho, capturando la altura del dosel y la estructura del bosque a lo largo de la franja. Esta pista muestra dónde se midió la franja de bosque amazónico (arriba). Crédito:Observatorio de la Tierra de la NASA / Lauren Dauphin
LIDAR de GEDI, Blair dijo:utiliza varias tecnologías únicas que incluyen ligereza, Láseres energéticamente eficientes y ópticas innovadoras que dividen y escanean los láseres en múltiples haces, aumentando la cobertura sin añadir peso. El instrumento también puede girar para apuntar a pistas específicas en el suelo, lo que le permite asegurarse de que GEDI muestree la mayor cantidad de bosque posible.
La visión de GEDI de un bosque aparece como una colección de formas de onda que muestran las copas de los árboles, el terreno, y las ramas, hojas y espacio abierto en el medio. Juntar, Las colecciones de formas de onda comienzan a mostrar la estructura del bosque, no solo verticalmente, pero también horizontalmente. Esto permite a los científicos calcular la cantidad de biomasa y carbono contenida en un área determinada de bosque.
Los datos sobre la estructura vertical de los bosques son una pieza clave que falta para los estudios de biomasa y biodiversidad, Dijo Dubayah. Con un mapa global de la masa contenida en los troncos de los árboles forestales, ramas y hojas, los investigadores pueden estimar cuánto carbono contienen las diferentes áreas forestales y cómo cambia con el tiempo. Combinando datos GEDI con otras fuentes de datos satelitales, Es posible estimar cómo ha cambiado la biomasa forestal en el pasado y cómo podría cambiar en el futuro.
Si bien los bosques del noroeste del Pacífico (que se muestran aquí) son altos y densos como los del Amazonas, al observar más de cerca los datos de GEDI, se muestran variaciones estructurales entre los dos, incluyendo árboles mucho más altos en el noroeste del Pacífico. GEDI puede "ver" el bosque mejor que cualquier otro instrumento espacial, dando a los investigadores pistas sobre cómo difieren las estructuras de los bosques de la Tierra. Crédito:Observatorio de la Tierra de la NASA / Lauren Dauphin
"La cantidad de carbono que los árboles retienen en la superficie de la tierra, y cómo ha cambiado con el tiempo a través de la perturbación y el posterior recrecimiento, es el aspecto menos comprendido del ciclo global del carbono, ", Dijo Dubayah." Hasta que sepamos cuánto carbono hay actualmente en los bosques de la Tierra, y cómo ha cambiado en los últimos 20 a 30 años, tendremos dificultades para predecir cuánto más carbono seguirán absorbiendo los bosques en el futuro, y qué papel desempeñarán para ayudar a mitigar o acelerar las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera ".
Los investigadores también podrán llevar sus mapas un paso más allá y modelar la biodiversidad en todo el mundo y a lo largo del tiempo. añadió. GEDI se asocia con organizaciones públicas y privadas dedicadas a investigar y proteger la vida silvestre en todo el mundo.
"Al tener datos de estructura vertical en todas partes, podemos detectar relaciones entre esa estructura y la diversidad y abundancia de especies, y calidad del hábitat, ", dijo." Esto también debería permitirnos identificar puntos críticos biológicos y de conservación ".
LIDAR de GEDI utiliza peso ligero, Láseres energéticamente eficientes y ópticas innovadoras que dividen y escanean sus láseres en múltiples haces, aumentando la cobertura sin agregar peso. El instrumento también puede girar para apuntar a pistas específicas en el suelo, lo que le permite asegurarse de que GEDI muestree la mayor cantidad de bosque posible. Esta pista muestra dónde se midió la franja del noroeste del Pacífico (arriba). Crédito:Observatorio de la Tierra / Lauren Dauphin
El equipo continuará calibrando los datos con los datos LIDAR en el aire y hará que los algoritmos de GEDI sean más precisos. en muchos casos con la ayuda de investigadores de todo el mundo que utilizan los datos, dijo el equipo.
"¡Es todo muy emocionante!" dijo Michelle Hofton, co-investigador con GEDI y profesor de investigación en la Universidad de Maryland. "Es la capacidad de mirar globalmente la estructura del bosque de una manera precisa lo que nos permite ver una variedad de condiciones del dosel del bosque. Y a menudo se encuentra en lugares a los que no hemos podido ir con instrumentos aéreos. Ahora podemos ver diferentes porciones de estas áreas cada 90 minutos. ¡Es fantástico! "
GEDI está financiado por el programa Earth Ventures de la NASA, que selecciona de manera competitiva misiones de bajo costo para abordar una variedad de temas de ciencias de la Tierra. GEDI fue seleccionada como misión con límite de costos por $ 94.6 millones, y ha logrado no solo mantenerse dentro del presupuesto, pero incluso lanzar temprano.
"Estoy muy impresionado de que pudiéramos lanzar la misión a este costo notablemente bajo, seis meses antes de lo previsto, y ahora tienen casi un año de funcionamiento casi impecable, "Dijo Dubayah." Para mí, eso es un logro asombroso y refleja la excelencia de nuestros socios de ingeniería Goddard de la NASA y todo el equipo científico de GEDI ".
