NASA's Global Ecosystem Dynamics Investigation-missie (GEDI) heeft op 21 januari zijn eerste openbaar beschikbare gegevens vrijgegeven. 2020, onderzoekers toegang geven tot metingen van bossen over de hele wereld.

GEDI (uitgesproken als de Jedi van de "Star Wars"-faam) onderzoekt de bossen van de aarde vanuit het internationale ruimtestation, met behulp van zijn drie lasers om gedetailleerde driedimensionale (3D) kaarten te maken van de hoogte van het bladerdak en de verdeling van takken en bladeren in het bos. Door bossen nauwkeurig in 3D te meten, GEDI-gegevens spelen een belangrijke rol bij het begrijpen van de hoeveelheid biomassa en koolstofbossen die wordt opgeslagen en hoeveel ze verliezen wanneer ze worden verstoord - essentiële informatie voor het begrijpen van de koolstofcyclus van de aarde en hoe deze verandert. Gegevens van de missie kunnen ook worden gebruikt om de habitats van planten en dieren en de biodiversiteit te bestuderen, en hoe deze in de loop van de tijd kunnen veranderen.

De eerste gegevensrelease bevat de eerste acht weken aan GEDI-gegevens:honderden miljoenen gegevenspunten, over de hele wereld tussen het zuiden van Canada en het puntje van Zuid-Amerika. Tegen de tijd dat het zijn tweede verjaardag bereikt, GEDI zal naar schatting 10 miljard laserwaarnemingen hebben verzameld, vertegenwoordigen de meest uitgebreide wereldwijde satellietgegevensset over bosstructuur die ooit is geproduceerd.

"Bestaande pantropische biomassakaarten maken gebruik van lasergegevens die bijna 15 jaar geleden zijn verkregen en waren gebaseerd op in totaal minder dan 5 miljoen laserwaarnemingen, " zei Ralph Dubayah, GEDI-hoofdonderzoeker en hoogleraar geografische wetenschappen aan de Universiteit van Maryland. "GEDI verzamelt elke dag 6 miljoen laserwaarnemingen. Dus over de tropen, we hebben al ongeveer twee orden van grootte meer gegevens verzameld dan wat voorheen 'state-of-the-art' was."

Wat GEDI uniek maakt, is meer dan alleen het aantal metingen, echter. GEDI heeft het vermogen om beter in het bos te "kijken" dan enig ander instrument in de ruimte. Het maakt gebruik van lichtdetectie en -bereik (LIDAR), die snelle laserpulsen van objecten weerkaatst om hun 3D-locatie en vorm te detecteren, de manier waarop radar vormen detecteert door radiogolven te laten stuiteren.

"Metingen over vegetatie zijn een uitdaging, " zei Bryan Blair, GEDI's plaatsvervangend hoofdonderzoeker en instrumentwetenschapper. "Om deze nauwkeurige hoogtemetingen te doen, we gebruiken een techniek genaamd golfvorm LIDAR die de 3D-structuur van de bossen in kaart brengt. Om dit nauwkeurig te doen, we moeten door het bladerdak dringen en een soms heel zwak grondsignaal zien. We gebruiken deze meting al meer dan 25 jaar vanuit vliegtuigen, maar als je dat in de ruimte implementeert, je moet heel efficiënt omgaan met middelen als massa en kracht en je mag de sensor niet te complex of te duur maken."

GEDI's LIDAR, Blair zei, maakt gebruik van verschillende unieke technologieën, waaronder lichtgewicht, energiezuinige lasers en innovatieve optica die de lasers splitsen en scannen in meerdere bundels, de dekking vergroten zonder gewicht toe te voegen. Het instrument kan ook draaien om naar specifieke sporen op de grond te wijzen, waardoor het ervoor kan zorgen dat GEDI zoveel mogelijk van het bos bemonstert.

GEDI's uitzicht op een bos verschijnt als een verzameling golfvormen die de boomtoppen laten zien, de grond, en de takken, bladeren en open ruimte ertussen. Samengesteld, verzamelingen golfvormen beginnen de structuur van het bos te tonen - niet alleen verticaal, maar ook horizontaal. Hierdoor kunnen wetenschappers de hoeveelheid biomassa en koolstof in een bepaald bosgebied berekenen.

Gegevens over de verticale structuur van bossen zijn een belangrijk ontbrekend stuk voor studies naar biomassa en biodiversiteit, zei Dubayah. Met een globale kaart van de massa in bosboomstammen, takken en bladeren, onderzoekers kunnen inschatten hoeveel koolstof verschillende bosgebieden bevatten en hoe dit in de loop van de tijd verandert. Door GEDI-gegevens te combineren met andere satellietgegevensbronnen, het is mogelijk om in te schatten hoe bosbiomassa in het verleden is veranderd en hoe dit in de toekomst zou kunnen veranderen.

"De hoeveelheid koolstof die door bomen in het landoppervlak wordt vastgehouden, en hoe het in de loop van de tijd is veranderd door verstoring en daaropvolgende hergroei, is het minst begrepen aspect van de wereldwijde koolstofcyclus, "Zei Dubayah. "Totdat we weten hoeveel koolstof er momenteel in de bossen van de aarde zit, en hoe dat de afgelopen 20-30 jaar is veranderd, we zullen het moeilijk hebben om te voorspellen hoeveel meer koolstofbossen in de toekomst zullen blijven absorberen, en welke rol ze zullen spelen bij het verminderen of versnellen van de atmosferische kooldioxideconcentraties."

Onderzoekers zullen ook in staat zijn om met hun kaarten een stap verder te gaan en biodiversiteit over de hele wereld en in de loop van de tijd te modelleren, hij voegde toe. GEDI werkt samen met publieke en private organisaties die zich inzetten voor onderzoek en bescherming van wilde dieren over de hele wereld.

"Door overal verticale structuurgegevens te hebben, we kunnen verbanden zien tussen die structuur en soortendiversiteit en overvloed, en habitatkwaliteit, " zei hij. "Dit zou ons ook in staat moeten stellen om biologische en instandhoudingshotspots te identificeren."

Het team zal de gegevens blijven kalibreren tegen LIDAR-gegevens in de lucht en de algoritmen van GEDI nauwkeuriger maken, in veel gevallen met de hulp van onderzoekers van over de hele wereld die de gegevens gebruiken, zei de ploeg.

"Het is allemaal heel spannend!" zei Michelle Hofton, een co-onderzoeker met GEDI en onderzoeksprofessor aan de Universiteit van Maryland. "Het is het vermogen om wereldwijd op een precieze manier naar de bosstructuur te kijken, waardoor we zo'n verscheidenheid aan omstandigheden in het bladerdak kunnen zien. En het is vaak op plaatsen waar we met instrumenten in de lucht niet konden gaan. Nu kunnen we verschillende delen van deze gebieden elke 90 minuten. Het is fantastisch!"

GEDI wordt gefinancierd door NASA's Earth Ventures-programma, die competitief goedkope missies selecteert om een ​​verscheidenheid aan aardwetenschappelijke onderwerpen aan te pakken. GEDI werd geselecteerd als gemaximeerde missie voor $ 94,6 miljoen, en is erin geslaagd om niet alleen binnen het budget te blijven, maar zelfs vroeg starten.

"Ik ben zo onder de indruk dat we de missie hebben kunnen lanceren tegen deze opmerkelijk lage kosten, zes maanden eerder dan gepland, en hebben nu bijna een jaar van bijna foutloze werking, " zei Dubayah. "Voor mij, dat is een geweldige prestatie en weerspiegelt de uitmuntendheid van onze NASA Goddard technische partners en het hele GEDI Science Team."