De satellietinstrumenten van NASA zijn vaak de eersten die bosbranden in afgelegen gebieden detecteren, en de locaties van nieuwe branden worden binnen enkele uren na het satellietviaduct rechtstreeks naar landbeheerders wereldwijd gestuurd. Samen, NASA-instrumenten, waaronder een aantal gebouwd en beheerd door NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, actief brandende branden detecteren, het transport van rook van branden volgen, informatie verstrekken voor brandbestrijding, en de omvang van veranderingen in ecosystemen in kaart te brengen, op basis van de omvang en ernst van brandwonden.

NASA heeft een vloot van aardobservatie-instrumenten, waarvan vele bijdragen aan ons begrip van vuur in het aardse systeem. Satellieten in een baan rond de polen bieden meerdere keren per dag waarnemingen van de hele planeet, overwegende dat satellieten in een geostationaire baan beelden met een grove resolutie van branden leveren, rook en bewolking om de vijf tot 15 minuten.

"NASA's satelliet, lucht- en veldonderzoek legt de volledige impact van branden in het aardsysteem vast, van snelle detectie van actief brandende branden, transport van rook en veranderingen in ecosystemen in de dagen tot decennia na brand, " zei Doug Morton, een onderzoekswetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

Gegevens delen met partners

Veel van de teledetectiegegevens die NASA over bosbranden verzamelt, worden snel ingezet bij het helpen van rampenbestrijdingsinspanningen over de hele wereld. Het NASA Earth Science Disasters Program ondersteunt deze toepassingswetenschap en mobiliseert voor wereldwijde intensieve risicogebeurtenissen die een reeks natuurlijke gevaren omvatten - niet alleen bosbranden maar aardbevingen, tsunami's, overstromingen, aardverschuivingen, zwaar weer, winterstormen, tropische cyclonen en vulkanen. In de afgelopen twee jaar, NASA's Rampenprogramma is opgevoerd om infrastructuur te bouwen en nieuwe relaties te blijven smeden tussen internationale, regionale en lokale natuurrampenbestrijdingsinstanties en andere aardobservatie-ruimteagentschappen over de hele wereld.

Satellieten en instrumenten

NASA heeft twee verschillende soorten satellietsystemen om bosbranden te volgen:polaire orbiters en geostationaire platforms. Polaire orbiters zoals de Terra- en Aqua-satellieten van NASA en de Suomi NPP-satelliet van NASA-NOAA bieden tot twee keer per dag gedetailleerde beelden van branden en rook wereldwijd.

In tegenstelling tot, geostationaire satellieten zoals GOES (die wordt beheerd door NOAA maar is ontworpen en gebouwd door NASA) draaien om de aarde in een equatoriaal vlak met een periode van 24 uur, dezelfde snelheid waarmee de aarde draait, en daarom blijven ze op een vaste lengtegraad boven de evenaar. Dit stelt de geostationaire satellieten in staat om frequente (vijf minuten) herhaalde beeldvorming van een deel van de wereld te geven; echter, ze hebben meestal een grovere ruimtelijke resolutie dan de polaire orbiters, die op veel lagere hoogten vliegen (ongeveer 435 mijl, of 700 kilometer, boven het aardoppervlak).

Hieronder worden de door NASA bediende polaire satellietinstrumenten beschreven die relevant zijn voor brandbewaking en -beheer. In aanvulling, andere satellieten die worden gebruikt voor brandvoorspelling en risicobeoordeling zijn het Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), Global Precipitation Measurement mission (GPM) en Soil Moisture Active Passive of (SMAP) satellieten.

Eindelijk, het in kaart brengen van verbrande gebieden maakt gebruik van gegevens van Landsat en de Sentinel-2-satelliet van de European Space Agency, samen met de Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS) en Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) instrumenten. Beoordeling na brand van schade aan menselijke en natuurlijke systemen is een belangrijk onderdeel van het begrijpen van het potentieel voor puinstromen en aardverschuivingen, evenals de invloed van veranderende frequentie en ernst van natuurbranden.

ASTER-instrument

Het Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER)-instrument vliegt aan boord van NASA's Terra-satelliet. Met zijn spectrale banden van het zichtbare tot het thermische infrarode golflengtegebied en zijn hoge ruimtelijke resolutie van ongeveer 50 tot 300 voet (15 tot 90 meter), ASTER brengt de aarde in beeld om het veranderende oppervlak van onze planeet in kaart te brengen en te volgen. De brede spectrale dekking van ASTER biedt wetenschappers in tal van disciplines cruciale informatie voor het in kaart brengen van het oppervlak en het bewaken van dynamische omstandigheden en temporele veranderingen. ASTER-composietbeelden met valse kleuren worden gemaakt met behulp van zichtbare, bijna infrarood, en thermische infrarode golflengten, elk met verschillende kenmerken, zoals rook, actieve branden en grondoppervlakken, uitblinken. Het Amerikaanse wetenschappelijke team van ASTER bevindt zich bij JPL.

AIRS-instrument

Gegevens van het door JPL gebouwde en beheerde Atmospheric Infrared Sounder (AIRS)-instrument op NASA's Aqua-ruimtevaartuig bieden een blik op de concentraties en het wereldwijde transport van koolmonoxidevervuiling door brandende branden. Verschillende banden van AIRS-beelden kunnen worden gecombineerd om een ​​composietbeeld met valse kleuren te verkrijgen om koolmonoxideconcentraties en temperaturen weer te geven. De hoogste concentraties koolmonoxide worden weergegeven in geel en rood in AIRS-beelden.

AIRS is gevoelig voor koolmonoxide in het midden van de troposfeer op hoogten tussen 1,2 en 6,2 mijl (2 en 10 kilometer), met een piekgevoeligheid op een hoogte van ongeveer 5 kilometer. Sterke winden op deze hoogten zijn bevorderlijk voor het transport over lange afstand van vervuiling die wordt opgeheven door de hitte van sterke branden.

MISR-instrument

Het door JPL gebouwde en beheerde Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR)-instrument aan boord van NASA's Terra-satelliet biedt ook unieke informatie over de kenmerken van de rookpluim van wildvuur. MISR's negen camera's, elk bekijkt de aarde vanuit een andere hoek, worden gebruikt om de hoogte van rookpluimen boven het oppervlak te bepalen op vrijwel dezelfde manier als onze twee ogen, wijzen in enigszins verschillende richtingen, geef ons dieptezicht. De hoogte van de pluim is een belangrijke parameter die bepaalt hoe ver de rookdeeltjes in de atmosfeer reizen; injectie van de deeltjes naar grotere hoogten heeft over het algemeen invloed op de luchtkwaliteit verder weg van de bron. De multi-angulaire observatiestrategie van MISR maakt het ook mogelijk de concentraties van de in de lucht zwevende rookdeeltjes te schatten. Inademing van deze deeltjes verhoogt het risico op hart- en vaatziekten en aandoeningen van de luchtwegen.

CALIOP-instrument

Het Cloud-Aerosol Lidar met Orthogonale Polarisatie (CALIOP) instrument, die vliegt op Cloud-Aerosol Lidar en Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) satelliet, geeft informatie over de hoogte van de rookpluiminjectie en de verticale verdeling van aerosolen door de atmosfeer. Deze lidar-gegevens zijn uniek in hun vermogen om optisch dunne rooklagen te detecteren met een fijne verticale resolutie, en CALIOP kan uitgebreide rookpluimen zien die geen duidelijke grenzen hebben. In combinatie met modellen, dit instrument kan nieuwe informatie verschaffen, zoals de toewijzing van een rivier van rook aan talrijke branden en de evolutie van de hoogte van de rookpluiminjectie over een dag, wat gevolgen heeft voor het klimaat (transport van zwarte koolstof en depositie op sneeuw en ijs, albedo-verandering), luchtkwaliteit en de menselijke gezondheid.

MODIS-instrument

Het MODIS-instrument vliegt aan boord van twee NASA-satellieten:Terra en Aqua. MODIS biedt overdag zichtbare beelden en infrarood nachtelijke beelden.

Op de afbeeldingen, actief brandende gebieden of hotspots, zoals gedetecteerd door de thermische banden van MODIS, zijn rood omlijnd. Elke hotspot is een gebied waar de thermische detectoren op het MODIS-instrument temperaturen herkennen die hoger zijn dan de achtergrond. Dergelijke hotspots zijn diagnostisch voor het detecteren van brand, ongeacht of ze gepaard gaan met rookpluimen.

MODIS-beelden kunnen ook vals gekleurd zijn om de omvang van verbrande gebieden weer te geven, de steenrode kleur in kunstmatig gekleurde afbeeldingen.

MOPITT-instrument

De specifieke focus van het instrument Measurement of Pollution in the Troposphere (MOPITT) van de NASA Terra-satelliet ligt op de distributie, vervoer, bronnen en putten van koolmonoxide in de troposfeer. Koolmonoxide, die uit fabrieken wordt verdreven, auto's en bosbranden, belemmert het natuurlijke vermogen van de atmosfeer om zich te ontdoen van schadelijke verontreinigende stoffen.

VIIRS-instrument

De VIIRS van de Suomi NPP-satelliet van NASA-NOAA heeft dag- en nachtbeelden van bosbranden opgeleverd. VIIRS is het jongere zusje van MODIS en biedt beelden met een fijnere ruimtelijke resolutie (1, 230 voet of 375 meter). Beelden overdag tonen zowel de omvang van de rook als de hittekenmerken van de brandende branden.

Ook, de VIIRS "dag/nacht band" geeft een kijkje in de hitte van vuren 's nachts. Het detecteert licht in een reeks golflengten van groen tot nabij-infrarood en gebruikt filtertechnieken om signalen zoals stadslichten, aurora's en bosbranden.

Vliegtuigen

NASA heeft een vloot onderzoeksvliegtuigen met de nieuwste sensortechnologieën die kunnen worden gebruikt voor aardobservaties. NASA's ER-2-vliegtuig, gevestigd in het Armstrong Flight Research Center (AFRC) in Palmdale, Californië, vliegt zo hoog als 70, 000 voet (21, 300 meter), bijna twee keer zo hoog als een commercieel vliegtuig, en wordt gebruikt voor wetenschappelijke onderzoeksmissies over een groot deel van de wereld. In december 2017, het vliegtuig vloog lokaal over bosbranden in Californië, het testen van vroege versies van wetenschappelijke instrumenten die op een dag aan boord van een satelliet de ruimte in kunnen worden gelanceerd om onze thuisplaneet Aarde te observeren.

AVIRIS-instrument

Tijdens de technische testvluchten van december, de ER-2 droeg een door JPL gebouwde spectrometer genaamd de Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS-classic). AVIRIS is een modern instrument met een uitgebreid erfgoed dat het vermogen heeft aangetoond om vegetatiebrandstofsoorten te schatten (bijv. vegetatiesoorten en dichtheden) en brandstoftoestand (levend vs. dood, evenals de vochtstatus). Omdat het de volledige spectrale signatuur biedt van het landschap dat het in beeld brengt, van het zichtbare tot kortegolf-infrarood, het kan een totale spectrale "vingerafdruk" van zijn beeldgebied opleveren en kan worden gebruikt om de brandtemperatuur te schatten.

HyTES en MASTER

De Hyperspectal Thermal Emission Spectrometer (HyTES) en de MODIS/ASTER (MASTER) Airborne Simulator zijn beide instrumenten in de lucht die op verschillende vliegtuigen vliegen. HyTES is een nieuwe luchtbeeldspectrometer ontwikkeld door JPL. Het algemene doel van het HyTES-project is het leveren van voorloper van thermische infrarood (temperatuur) gegevens met hoge spectrale en ruimtelijke resolutie. gegenereerde producten zorgen voor temperatuur, emissiviteit en gasdetectie. HyTES kan worden gebruikt om de ruimtelijke structuren van individuele methaanpluimen efficiënt te detecteren en te karakteriseren, waterstofsulfide, ammoniak, stikstofdioxide en zwaveldioxide. Het MASTER-instrument in de lucht verzamelt ASTER-achtige en MODIS-achtige landdatasets om de ASTER- en MODIS-satellietinstrumentdata te valideren.

Uninhabited Aerial Vehicle Synthetic Aperture Radar (UAVSAR)

De door JPL gebouwde en beheerde UAVSAR is een volledig polarimetrisch radarinstrument dat in het microgolfgedeelte van het elektromagnetische spectrum werkt. Het is een actieve sensor, het uitzenden van gepolariseerde elektromagnetische pulsen die op complexe maar kwantificeerbare manieren interageren met bodembedekking, waardoor de karakterisering van veranderingen in het aardoppervlak door middel van wolken, rook en stof. UAVSAR is gebruikt om brandbrandstof te schatten en brandlittekens in kaart te brengen, met bijzonder succes in bepaalde soorten vegetatiebedekking, zoals chaparral. De veranderingen in verband met deze branden zijn door UAVSAR gedurende meerdere jaren detecteerbaar, waardoor het mogelijk wordt om het herstel van de vegetatie op lange termijn na een brand te monitoren. UAVSAR is een testbed in de lucht voor het orbitale NISAR-instrument, een gezamenlijke missie met de Indian Space Research Organization, die naar verwachting in 2021 van start gaat.

Internationaal Ruimtestation

Astronauten aan boord van het internationale ruimtestation ISS hebben een uniek uitkijkpunt en bieden camera- en videobeelden van bosbranden en rooktransport terwijl ze in een baan om de aarde draaien. Deze ISS-datasets dragen ook bij aan de bibliotheek van continue monitoring en observaties van bosbranden en andere aardfenomenen die wetenschappers en brandweermanagers hier op aarde dagelijks gebruiken om effectieve ontdekkingen te doen en besluitvormingsprocessen voor natuurbrandbeheer te ondersteunen.

Al deze satelliet- en luchtsystemen, gecombineerd in een sensorweb, geven ons een veel beter begrip van de rol en omvang van bosbranden op onze planeet.

NASA onderhoudt de NASA Fire and Smoke-webpagina, waar veel van de producten worden geplaatst met updates over verschillende incidenten over de hele wereld.