Een nieuw NASA-laserinstrument dat in december naar het internationale ruimtestation ISS wordt gelanceerd, zal wetenschappers helpen bij het maken van de eerste driedimensionale kaart van 's werelds gematigde en tropische bossen. Het Global Ecosystem Dynamics-onderzoek, of GEDI, is gepland om te lanceren op SpaceX's Falcon 9-raket. Vanaf het station, GEDI's geavanceerde lasertechnologie zal de driedimensionale structuur van bosecosystemen over de hele wereld onthullen. GEDI sprak "Jedi, " zal op 17-jarige leeftijd over zowel de donkere kant als de lichte kant van de aarde vliegen, 150 mijl per uur. Metingen van de hoogte van gebladerte, takken, bomen en struiken onder zijn pad zullen nieuwe inzichten opleveren in hoe bossen koolstof opslaan of vrijgeven.

"We willen graag begrijpen wat de rol van bossen is, " zei hoofdonderzoeker Ralph Dubayah van de Universiteit van Maryland, Collegepark. "We willen weten hoeveel koolstof er in bomen wordt opgeslagen, want als we die bomen omhakken, dat is een potentiële bron van koolstofdioxide in de atmosfeer."

De GEDI-missie is bedoeld om onderzoekers te helpen bij het lokaliseren van die bronnen en opslagplaatsen van koolstof. Wetenschappers weten hoeveel koolstof de atmosfeer ingaat, maar veel minder zeker zijn over waar en in welke hoeveelheden koolstof wordt geabsorbeerd, legde Laura Duncanson uit, een onderzoeksassistent-professor aan de Universiteit van Maryland, Collegepark.

De oceanen en bossen van de aarde nemen atmosferische koolstof op, maar wetenschappers willen onderzoeken welke bossen het meeste opnemen, of dat die bossen dat in de loop van de tijd zullen blijven doen. GEDI zal helpen dit mysterie te ontrafelen door de eerste zeer gedetailleerde koolstofvoorraadkaart van bossen te leveren, nauwkeurig aanwijzen waar de meest koolstofrijke bossen van de aarde zich bevinden.

"Om bossen effectief te beheren om klimaatverandering tegen te gaan, we moeten weten hoeveel koolstof ze opslaan en hoe dat ruimtelijk is verdeeld, en dat is wat GEDI ons zal geven, " Zei Duncanson. "We kunnen niet weten hoeveel koolstof er door ontbossing en bosdegradatie aan de atmosfeer wordt vrijgegeven totdat we weten hoeveel er al is; GEDI zal nieuwe gegevens verzamelen en deze grote, kritieke koolstofkenniskloof."

De Lidar slaat terug

GEDI's lidar-instrument stuurt laserpulsen naar de aarde, waar ze bossen binnendringen onder de baan van het station op gematigde en tropische breedtegraden. De laserstralen weerkaatsen vanaf het eerste dat ze raken, wat een blad kan zijn bovenop een dicht bladerdak, een uitstekende tak, of de grond waaruit het bos voortkomt. De energie die naar de GEDI-telescoop op het internationale ruimtestation wordt teruggestuurd, zal een ingewikkelde driedimensionale kaart van bosluifels opleveren.

"We kunnen een kleine lichtpuls uitzenden en het reist naar beneden, weerkaatst op het oppervlak, en komt terug, "Brian Blair, GEDI-instrumentwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland en plaatsvervangend hoofdonderzoeker, zei. "We kunnen zien en meten hoe hoog de boom is en we kunnen zelfs zien hoe dicht het gebladerte en de takken zijn als we naar beneden gaan."

Als je naar iets kijkt, zoals een gebouw of een boom, wat je ziet is licht dat van het oppervlak weerkaatst. Het GEDI-team repliceert die functie met een laser, die ook van licht is gemaakt. Echter, GEDI is een zeer specifieke golflengte waarmee wetenschappers elk ander type licht kunnen filteren, legde Blair uit.

"We zorgen gewoon voor onze eigen lichtbron, "zei hij. "Het weerkaatst op alle bladeren, dan de takken, en uiteindelijk de grond."

Een uitgebreide 3D-kaart van de hoogte en structuur van het bladerdak helpt wetenschappers de hoogte en de massa van bomen te bepalen. een lange, brede boom zal meer koolstof opslaan dan een korte. bomen, wanneer gedroogd, zijn samengesteld uit ongeveer 50 procent koolstof, die zouden vrijkomen in de atmosfeer als een boom werd gekapt en verbrand. Volgroeide bossen zijn van vitaal belang voor het behoud van opgeslagen koolstof in hun stammen, maar jong, snelgroeiende bomen nemen over het algemeen koolstof uit de lucht in een veel hoger tempo op.

"We willen meten hoeveel koolstof er in het bos zit, wat te maken heeft met hoe hoog de bomen zijn, hoe groot ze zijn, hoeveel vestigingen zijn er, hoeveel bladeren zijn er, en hoe groot de wortels zijn, ' zei Blair.

GEDI overspoelt een dicht bladerdak met laserlichtpulsen die terugkaatsen na contact met een object. Het eindresultaat is een alomvattend beeld van de dichtheid tot aan de grond, legde Blair uit. De grootste uitdaging is om voldoende laservermogen en gevoeligheid te hebben om door tropische bossen te kijken, dat is iets wat GEDI goed doet. Het instrument kan zelfs in de dichtste bossen ter wereld goed werken, waar minder dan 1 procent van het licht dat naar beneden schijnt het helemaal naar de grond haalt.

Naast de bosstructuur, GEDI zal patronen van verschillende omgevingen in tropische en gematigde bossen meten. Beperkte gegevens van veldpercelen en lidar in de lucht en in de ruimte hebben wetenschappers een idee gegeven van hoe de habitatstructuur op specifieke locaties varieert, maar de geavanceerde technologie van GEDI zal de ontbrekende stukjes informatie over de aarde aanvullen, zei Scott Goetz, plaatsvervangend hoofdonderzoeker en professor aan de Northern Arizona University.

"We zullen modellen van biodiversiteit kunnen informeren, inclusief patronen van soortenrijkdom en specifieke habitatvereisten van bedreigde en bedreigde soorten." Goetz zei. "Als we beter in staat zijn om in kaart te brengen waar die habitats GEDI-kroonstructuurgegevens gebruiken in combinatie met andere satellietgegevens, het zal helpen bij het behoud van die soorten en bossen met een hoge biodiversiteit."

Het is de bedoeling dat GEDI eind 2018 met zijn tweejarige wetenschappelijke missie aan boord van het station begint. Het GEDI Science Team verwacht binnen zes maanden na de lancering de binnenkomende informatie te verwerken en beschikbaar te maken voor het publiek.

De missie van $ 94 miljoen werd competitief geselecteerd als een NASA Earth Venture-Instrument-missie in 2014. Onder leiding van de Universiteit van Maryland in samenwerking met Goddard, GEDI heeft de hoogste resolutie en de dichtste bemonstering van alle lidars die in een baan om de aarde worden gebracht.