Een door NASA geleide inspanning om ons vermogen om veranderende Arctische en boreale ecosystemen te volgen, is aan zijn tweede seizoen begonnen, met het eerste vliegtuig dat deze maand boven Alaska en het noordwesten van Canada vliegt.

Wetenschappers met het Arctic-Boreal Vulnerability Experiment, of hoger, zal deze zomer suites van wetenschappelijke instrumenten op negen vliegtuigen vliegen, naast grondgebonden veldwerk in bossen en permafrost-toendra. In de loop van de geplande 10 jaar, de ABoVE-veldcampagne zal gegevens verzamelen om beter te begrijpen hoe milieuveranderingen in het hoge noorden de lokale omgeving beïnvloeden, en hoe die veranderingen uiteindelijk mensen en plaatsen buiten het noordpoolgebied zouden kunnen beïnvloeden.

"We beginnen enkele van de grote vragen over het klimaatsysteem aan te pakken, zoals hoe veranderingen in Arctische ecosystemen de uitwisseling van koolstof tussen het land- en wateroppervlak en de atmosfeer beïnvloeden, " zei Peter Griffith, ABoVE-projectmanager bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

De ABoVE-veldcampagne is officieel van start gegaan in 2016, met honderden onderzoekers van universiteiten, staatsagentschappen, en Amerikaanse en Canadese federale agentschappen die veldwerk uitvoeren op bosstructuur, permafrost ontdooien, de uitwisseling van koolstofgassen tussen de atmosfeer en het land, leefgebied voor wilde dieren en meer.

Deze zomer, de campagne wordt uitgebreid met het meten van de regio vanuit vliegtuigen met behulp van ultramoderne sensoren die de basis kunnen vormen voor de volgende generatie ruimtesensoren om terrestrische ecosystemen te bestuderen. Tussen eind mei en oktober, er zal op elk moment ten minste één vliegtuig in het veld zijn. Gegevens van deze vluchten verbinden de gedetailleerde metingen die wetenschappers op een specifieke locatie op de grond kunnen verzamelen met de regio-brede, maar minder gedetailleerd, uitzicht vanaf satellieten, zei Griffith.

"De luchtlandingscampagne zorgt voor de wetenschappelijke verbinding tussen de waarnemingen op de grond en de waarnemingen vanuit de ruimte, " zei hij. "Het stelt ons in staat om de intensieve metingen op een specifieke onderzoekslocatie te schalen, naar een uitgestrekt landschap dat echt intimiderend is in omvang."

Instrumenten die deze zomer data verzamelen voor ABoVE, meestal vliegend vanuit Fairbanks, Alaska en Yellowknife, Canada zijn:

• Het instrument Airborne Microwave Observatory of Subcanopy and Subsurface (AirMOSS), op het G-III-vliegtuig van NASA's Johnson Space Center, en de Uninhabited Aerial Vehicle Synthetic Aperture Radar (UAVSAR), op het C-20A-vliegtuig van het Armstrong Flight Research Center van NASA. Beide radarinstrumenten zullen bodems bestuderen - het meten van het bodemvocht, of de grond bevroren is, en de diepte van de ontdooide grond.
• Het land, Vegetatie- en ijssensor (LVIS) op het B200T-vliegtuig van Dynamic Aviation. LVIS is een lidar-instrument dat vegetatiestructuur en grondtopografie meet, en, samen met andere gegevens, zullen wetenschappers in staat stellen te bestuderen hoe opwarmingstemperaturen de samenstelling en omvang van bossen veranderen, en hoe ontdooiende permafrost de hoogte van het oppervlak verandert.
• De Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS-NG) op het B200-vliegtuig van Dynamic Aviation. AVIRIS is een beeldspectrometer die informatie verzamelt over 224 golflengten, waardoor wetenschappers gegevens kunnen verzamelen over de gezondheid van de vegetatie en atmosferische kenmerken, waaronder methaanpluimen.
• Het Airborne Surface Water and Ocean Topography (AirSWOT) radarinstrument op het B-200-vliegtuig van NASA AFRC. LuchtSWOT, een testbedinstrument voor de geplande SWOT-satellietmissie, gepland voor lancering in 2021, zal de omvang van het oppervlaktewater meten, inclusief over de Arctische gebieden waar meren soms de helft van het landschap beslaan.
• De instrumentensuite Atmospheric Carbon (ATM-C), op het Mooney-vliegtuig van Scientific Aviation. ATM-C meet koolstofgassen - koolstofdioxide, methaan en koolmonoxide - in de lucht rond het vliegtuig, het informeren van lopende onderzoeken naar de uitwisseling van koolstof tussen de atmosfeer en de grond.
• De Chlorofyl Fluorescentie Imaging Spectrometer (CFIS) op het DHC6-vliegtuig van Twin Otter International. CFIS is een nieuw instrument dat een kenmerk van plantenfysiologie zal gebruiken - het chlorofyl in bladeren fluoresceert wanneer het energie van zonlicht opvangt - om de totale groeisnelheid van planten in een gebied te schatten.
• De actieve waarneming van CO2-emissies gedurende de nacht, dagen, en Seasons (ASCENDS) instrumentensuite op het DC-8-vliegtuig van NASA AFRC. Meerdere instrumenten meten koolstofdioxide in de atmosferische kolom, het verzamelen van gegevens en het testen van nieuwe benaderingen die kunnen worden gebruikt in een aanstaande satellietmissie.

"Er zal een schat aan gegevens zijn, " zei Scott Goetz, ABoVE wetenschappelijke leider en een professor aan de Northern Arizona University in Flagstaff. "Na alle inspanningen om deze metingen te coördineren, we zullen gegevens hebben die intensief bestudeerde veldsites bestrijken vanuit veel verschillende instrumenten en veel verschillende perspectieven."

Bijvoorbeeld, hij zei, teams die verschillende instrumenten gebruiken, zullen een gedetailleerd beeld kunnen geven van de variabiliteit van landschappen over permafrost in vergelijking met gebieden zonder permafrost. Wetenschappers zullen verschillende datasets analyseren om te bepalen hoeveel niet-bevroren grond er boven op de grond is die het hele jaar door bevroren is. onderzoeken hoe dat verandert tussen de seizoenen, beschrijf hoe dat van invloed is op welke bomen of vegetatie erboven groeit en monitor hoe de dooiende grond de CO2-uitstoot beïnvloedt.

"We hebben de laatste zes maanden de details van de luchtcampagne gepland, en het hele team is opgewonden om naar de wetenschappelijke vluchten te gaan, " zei Charles Miller, BOVEN plaatsvervangend wetenschappelijk hoofd en onderzoekswetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. "Dit zal de eerste keer zijn dat veel van de NASA-luchtsensoren in het verre noorden zijn gevlogen, en we verwachten dat ze nieuwe en unieke inzichten opleveren. Dit geldt met name voor het gebruik van innovatieve combinaties van meerdere sensoren - zoals radar plus lidar - om complexe interacties tussen permafrost, vegetatie en water."

Meer dan 500 onderzoekers en ondersteunend personeel zijn betrokken bij ABoVE, zei Goets. De gegevens die dit jaar zijn verzameld, kunnen ook dienen als basis voor toekomstige luchtlandingsinspanningen.

"We zullen zien wat voor soort veranderingen er gedurende een seizoen zijn, maar we zullen het ook tussen de jaren zien, " zei hij. "Dit zijn uiterst belangrijke metingen, in een tijd waarin het noordpoolgebied snel verandert."