05/08/2025
0Спутник SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity).Источник: https://www.esa.int/
Данные с европейского спутника SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) можно использовать для оценки количества углерода, связанного в лесах. Достаточно было одного исследования, чтобы улучшить наше понимание надежности этого показателя и того, как долгосрочные наборы данных с миссии SMOS могут помочь нам отслеживать этот ценный ресурс. Леса играют ключевую роль в глобальном углеродном цикле. Деревья в своих стволах, ветвях, корнях и листьях накапливают значительные количества этого элемента. Однако изменение климата и деятельность человека могут изменить способность лесов поглощать углерод, и годовые изменения этих углеродных запасов сильно варьируются по всему миру как в пространстве, так и во времени. Именно поэтому для мониторинга этой важной климатической переменной важно иметь возможность непрерывно наблюдать за развитием лесной биомассы в течение длительного периода времени.
Исследование, опубликованное в этом году в журнале Earth System Science Data, проанализировало метод оценки лесной биомассы в течение 15-летнего периода с использованием данных об оптической глубине растительности, полученных в ходе миссии SMOS. Эти измерения (обозначаемые английским сокращением VOS) количественно определяют прозрачность слоя растительности, что служит надежным показателем надземной биомассы. Исследование, основанное на наблюдениях за период с 2011 по 2025 год, улучшило понимание того, как оптическая глубина растительности, полученная на основе данных миссии SMOS, может быть использована для мониторинга углерода, связанного в лесных экосистемах.
Спутник SMOS был выведен на орбиту еще в 2009 году. Это одна из миссий программы Earth Explorer, которая составляет научно-исследовательскую часть программы Earth Observation Programme агентства ESA. Спутник несет на борту единственный прибор — микроволновой радиометр, работающий в микроволновой части спектра в L-диапазоне. Хотя спутник SMOS был разработан для создания глобальных карт влажности почвы и солености океанов, он вышел за рамки своей первоначальной научной миссии и предоставил данные для дальнейшего использования, например, для измерения тонкого льда, плавающего в полярных морях, с достаточной точностью для прогнозирования погоды и планирования маршрутов судов. Его способность измерять оптическую глубину растительности, которая может быть использована для лучшего понимания биомассы, была обнаружена всего несколько лет назад и является одним из примеров того, как эта миссия принесла гораздо больше, чем от нее ожидалось.
Глобальная карта оптической глубины растительности с спутника SMOS за 2018 год. Источник: https://www.esa.int/
Оптическая глубина растительности — это измерение прозрачности слоя растительности, в данном случае леса. Уровень прозрачности определяется количеством биомассы, ее структурой и содержанием воды в растительном слое. Это важное измерение, которое благодаря своей чувствительности к надземной биомассе также служит индикатором количества накопленного углерода. В исследовании рассматривался метод, используемый для анализа взаимосвязи между лесной биомассой и измерениями оптической глубины растительности. Матиас Друш из ESA, главный научный сотрудник по наземным измерениям, отметил, что сигнал микроволнового излучения с бортового прибора спутника SMOS ослабевал при пролете над растительностью: «Это говорит нам о общей массе: сухой биомассе плюс содержание воды. Это не прямое измерение, но очень полезное».
Исследование лесной биомассы на местности.Источник: https://www.esa.int/
Клаус Сципал, менеджер ESA по миссиям SMOS и Biomass, объяснил, почему метод, использующий оптическую глубину растительности с спутника SMOS, необходимо было проанализировать для лучшего понимания: «В ходе временных серий миссии SMOS можно заметить выраженные тенденции – сильные засухи, наводнения или сдвиги в структуре растительности. Однако их интерпретация не всегда может быть однозначной и прямой. Поскольку сигнал содержит данные как о биомассе, так и о воде, мы должны быть осторожны при определении того, что мы на самом деле наблюдаем.» Спутниковые наблюдения миссий SMOS и Biomass позволяют анализировать свойства растительности в больших масштабах, но для проверки данных также необходимы постоянные наземные контрольные наблюдения. Пол Вермунт, ученый из Университета Твенте в Нидерландах, изучает лесную биомассу с поверхности Земли в рамках проекта Living Planet Fellowship, финансируемого Европейским космическим агентством. Он подчеркивает, насколько важны как наземные данные, так и долгосрочные наборы данных: «Нужны длительные временные ряды, но также и способ их интерпретации. Именно поэтому мы комбинируем спутниковые измерения с наземными. Цель состоит в том, чтобы соединить то, что мы видим с орбиты, с тем, что происходит внутри лесов и даже отдельных деревьев.»
В апреле этого года был запущен европейский спутник Biomass, который также должен предоставлять данные о биомассе лесов. Как и SMOS, Biomass оснащен радаром для дистанционного зондирования. Однако он способен обнаруживать радиочастоты на более длинных волнах, чем SMOS. В то время как SMOS обнаруживает волны в L-диапазоне, которые могут проходить через некоторые типы растительности, миссия Biomass обнаруживает более длинные волны в P-диапазоне. Это позволяет ему проникать глубже в леса и регистрировать гораздо более точные данные о составе местной биомассы, а также о деформациях поверхности. Матиас Друш объясняет: «Biomass дает нам подробные данные о структуре, особенно в тропических районах. Однако он не охватывает весь мир и не имеет долгосрочных записей. Если мы хотим получить карты без пробелов, мы должны комбинировать данные с нескольких спутников. А это возможно только в том случае, если мы понимаем неопределенности каждого из них».
Его слова дополняет Клаус Сципал: «Биомасса предлагает гораздо более высокое разрешение, чем SMOS, поэтому она помогает нам увеличить масштаб и увидеть структурные детали. Однако для отслеживания долгосрочных тенденций по-прежнему необходим SMOS. Вместе эти миссии дают нам больше информации, чем каждая из них в отдельности.» Важно также отметить, что данные о надземной биомассе, полученные с помощью спутника SMOS, согласуются с данными о биомассе, полученными в рамках программы Climate Change Initiative Европейского космического агентства. Миссия Biomass будет основываться на этих знаниях и в будущем сможет предоставить более подробную информацию о состоянии органической материи на Земле. «SMOS позволил нам увидеть долгосрочные тенденции в глобальном масштабе. А Biomass теперь с помощью пространственного разрешения фокусируется конкретно на структурных изменениях в кронах», — заключил Клаус Сципал.
