NASA将使用新探测器立体研究地球森林
为国际空间站研发的一种激光设备能够获取地球森林的立体视图，它可以捕获有关森林在碳循环中扮演角色的未知信息。
这种名为全球生态系统动态研究（GEDI）激光雷达的设备将成为世界上第一种从太空的高度系统地研究地球森林的探测器。该系统是最近NASA为其“地球事业设备”项目推选的两个设备之一，其由马里兰（Maryland）大学帕克（Park）分校主持完成。该设备将由位于马里兰州格林贝尔特（Greenbelt）的NASA戈达德（Goddard）太空飞行中心制造。
马里兰大学副校长和研究总监Patrick O'Shea说：“作为研究和探索全球环境可持续发展的领导者，与来自航空航天局的伙伴们一起成为这项事业的一部分，马里兰大学感到非常自豪。”他还指出：“全球生态系统动态研究（GEDI）激光雷达将会对我们监视森林退化的能力产生巨大影响，它可以增添用于减缓气候变化影响的关键数据。”
戈达德科学与探索局副局长Piers Sellers声称：“GEDI将成为一种非常出色的研究地球植被的新资源。尤其是，GEDI数据将会为我们展示全球有多少碳被储存在森林中的生物质内。当与美国的‘地球轨道卫星’长期项目所获取的历史记录相结合时，比如Landsat和MODIS，这些信息将会特别强大。”MODIS，即中等分辨率成像光谱仪，是一种搭载在美国国家航空航天局的Terra和Aqua卫星上的设备。
前所未有地揭示详细的森林立体结构，GEDI将会为大家带来有关树木对大气中的碳总量的影响的关键信息。众所周知，虽然树木吸收并长期储存碳，但是科学家们并没有准确地量化森林中储存了多少碳。因此，如果森林被毁，那么就不可能确定有多少碳被释放，也不怎么好通过种植新的树木来抵消这些被释放的碳。
GEDI首席研究员Ralph Dubayah在马里兰大学说：“碳循环之中最不容易量化的成分之一是森林的破坏和再生之间的净平衡。通过揭示森林的垂直结构，GEDI将会帮助科学家获取这些未知的部分，通过其他任何方法，我们都无法精确地获得这些信息。”
GEDI之所以能做到这一点，是因为它是一种基于激光的雷达系统，被称为激光雷达。这种激光雷达可以测量从空间设备到地球表面的距离，并能足够精确地测出树顶、地面和森林中地上生物的垂直分布的细微变化。其前身是戈达德ICESat（Ice, Cloud, and land Elevation Satellite）和机载LVIS（Land, Vegetation and Ice Sensor）。其中LVIS搭载在高空飞行器上以测量森林、地形地貌、冰原、冰川和海冰。
戈达德的GEDI副首席研究员Bryan Blair说：“激光雷达具有一种独特的能力，它能够深入树冠层，按照估计森林碳容量所需的精度精确地测量森林的高度和内部结构。”
GEDI将会携带三个由戈达德内部开发的专业激光器，它们将利用复杂的光学原理把激光器发射的三束激光分成投射到地面上的十四道光线。这些投射到地面上的光线之间的间距为1640英尺（500米），总幅宽大约为4英里（约为6.5千米）。GEDI将会采集位于北纬50°和南纬50°之间的所有陆地上的信息，这几乎覆盖了所有的热带和温带森林。
即使是非常茂密的森林，激光器发射的光也会最优地并且无害通过树冠，激光器可以利用这个过程中光线所产生的短暂脉冲来测绘地球表面。（激光器对眼睛没有伤害。）研究团队估计这套设备一年将会发送1600亿个脉冲。
每个脉冲的一小部分──回程脉冲──被反射回到轨道设备上的探测器。完成这一轮旅程所花费的总时间会被精确地计算出来并被转换成距离。另外，脉冲沿途遇到的材料也会略微改变信号，比如，与树木的枝、干或地面相比，当脉冲与茂密的树顶相互作用时，要么信号的轨迹不同，要么信号轨迹的纵坐标不同。
这些信号轨迹包含的细节足以测量树高和树冠的起始位置，并保证10/3英尺（1米）的测量精度。在这些信息的基础上，科学家们将能够估计出树木包含了多少生物质，继而估计出在树木中存储了多少碳。 把这些结果与来自其他卫星的能显示森林的增长及破坏位置的空间综合地图或森林构成的研究成果结合起来，科学家们将会拥有更加强大的处理有关土地利用、栖息地物种多样性和气候影响的问题的工具。例如，研究者们将能够将森林结构和栖息地质量以及某些鸟类的多样性关联起来。他们也可能估算出特定森林中的树龄。Dubayah称，研究的终极目标是能够监视森林随时间的变化。
本文版权属研发埠所有，如需转载请注明出处！ |
