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[SATÉLITES]

Novos lasers espaciais oferecem o melhor visual 3D para Florestas

O monitoramento florestal tem se voltado cada vez mais para os satélites nas últimas décadas, e o ano de 2018 não foi exceção.


Nos últimos meses, a NASA lançou dois sensores no espaço que desempenharão um papel fundamental no monitoramento da biomassa florestal e sua estrutura na próxima década: o GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation) agora ligado à Estação Espacial Internacional e o Ice, Cloud e Land Elevation Satellite-2 (ICESat-2). 

Esses dois satélites, que combinados fornecem cobertura completa do planeta, são equipados com sensores de guiamento que registram a estrutura da floresta em 3D, contribuindo para uma onda contínua de medições do ecossistema de florestas em grande escala.

Pesquisadores e gerentes florestais trabalhando para registrar e reduzir a rápida perda de florestas estão agora armados com uma nova ferramenta para monitorar a vegetação em todo o mundo. Em dezembro de 2018, um foguete SpaceX lançou o sensor GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation) projetado pela NASA até a Estação Espacial Internacional para coletar dados sobre a estrutura e a extensão das florestas.

Os cientistas confiaram cada vez mais em métodos de sensoriamento remoto para estimar a extensão das paisagens florestais, em particular coletando dados do espaço em larga escala. Ao longo dos próximos anos, o GEDI fornecerá os dados mais precisos (detecção e variação de luz) do tipo lidar em florestas tropicais e temperadas que serão coletadas do espaço.

Os sistemas da Satellite Directory determinam a estrutura da vegetação emitindo lasers para a Terra a uma distância conhecida da superfície do planeta e medindo o tempo que os lasers levam para retornar à sua origem. Enquanto o satélite orbita a Terra, seus lasers refletem diferentes características de uma paisagem. Tempos de retorno mais curtos correspondem a recursos mais altos, como o topo de um dossel da floresta, enquanto tempos de retorno mais longos correspondem a recursos mais curtos, como planícies de gramíneas. Onde a elevação de uma área é conhecida, alturas muito precisas de características da vegetação podem ser determinadas através da paisagem.

O benefício do GEDI é a capacidade de coletar dados da estrutura da floresta em três dimensões, o que permite que os cientistas categorizem diferentes tipos de cobertura, mas também registrem a altura da copa da vegetação e a densidade das árvores, que outros sensores satélites não conseguem. Os lasers do GEDI também penetrarão no dossel da floresta para mapear o crescimento do sub-bosque, vigilância que nenhum satélite até hoje conseguiu fazer e seria praticamente impossível sem o difícil trabalho de campo de medir a biomassa florestal e o armazenamento de carbono do solo.

Os cientistas concordam que as florestas estão desaparecendo rapidamente e globalmente, mas a velocidade com que o mundo está desverdeando e quanto do carbono e da biodiversidade da Terra são perdidos junto com as florestas não são bem compreendidos. A quantidade de carbono liberada quando as florestas são cortadas ou queimadas depende da quantidade de biomassa que as florestas contêm. As emissões de carbono do desmatamento desempenham um papel importante na avaliação do impacto da atividade humana no clima.

"A maior lacuna é que não conhecemos os estoques de carbono existentes nas florestas da Terra", disse o Dr. Ralph Dubayah, principal pesquisador do GEDI e professor de geografia da Universidade de Maryland, à Mongabay. “A altura da copa fornece um link direto para o peso de uma árvore porque, assim como ocorre com os humanos, as árvores maiores pesam mais do que as árvores mais jovens. Cerca de metade da biomassa de uma árvore é carbono. Então, se soubermos as alturas globalmente, podemos fazer mapas muito melhores do carbono florestal global ”.

O suporte montado por satélite também pode ajudar os cientistas a registrar quanto tempo se passou desde que uma floresta começou a crescer ou foi cortada pela última vez, também conhecida como estado secessional. As árvores em florestas antigas tendem a ser mais volumosas e mais altas e, portanto, armazenam mais carbono e oferecem ecossistemas únicos que as florestas mais jovens não possuem.

Sensores de enfrentamento poderosos, como o sensor de satélite GEDI, podem registrar camadas de estrutura da vegetação, mesmo em florestas tropicais densas. Os dados da Lidar coletados por planos ou satélites produzem representações tridimensionais da vegetação abaixo.

“Dados de satélite convencionais podem mostrar quando uma área de floresta foi perdida, perturbada ou degradada”, disse Dubayah, “mas você não sabe quanto esse desmatamento contribuiu para o CO2 atmosférico. O saldo líquido entre o quanto você perde através do desmatamento e o quanto você ganha por regeneração é uma das maiores incertezas no ciclo global de carbono.”

Sensores de comunicação combinados, de satélite, escaneiam toda a superfície do planeta

O GEDI não foi o único sensor da NASA a ser enviado ao espaço em 2018. O ICESat-2, um satélite lançado em meados de setembro de 2018, também está irradiando lasers do espaço enquanto orbita a Terra a uma velocidade de 4,3 milhas por segundo. Embora a principal missão do ICESat-2, e homônima, esteja monitorando as calotas polares, os lasers a laser disparados de seu sensor também registrarão a elevação e estrutura da vegetação, oceano e superfícies rochosas que cercam as regiões polares, incluindo as florestas boreais. Esses dados de alta latitude complementariam os das áreas mais próximas do equador gerado pelo GEDI, disse o Dr. Joe MacGregor, um glaciologista da NASA na equipe do ICESat. "Juntamente com a cobertura polar do ICESat-2, o GEDI cobrirá entre 51 ° de latitude norte e 51 ° de latitude sul para completar a imagem".

O ICESat-2 é o sucessor do ICESat-1, lançado em 2003 e orbitado até 2010. O ICESat-1, que também tinha um sensor de voz, permitiu aos cientistas da NASA criar o primeiro mapa global de uma altura média de dossel para cada quilômetro quadrado (0,4 milhas quadradas). O novo ICESat produzirá um mapa global atualizado de alturas de dossel que deverá ter uma resolução 1.000 vezes maior do que o mapa ICESat-1, e o GEDI mapeará as métricas de dossel florestal em uma resolução ainda maior (uma grade de células de 25 metros).

O novo ICESat está equipado com um sabor particular de lidar que é excelente para mapear a profundidade das camadas de gelo e a altura das florestas, mas tem dificuldade em penetrar na densa vegetação das florestas tropicais - as florestas que o GEDI está convenientemente posicionado para mapear seus sensores de contato otimizados para a vegetação.

Temos um projeto que busca unir os dados do GEDI e do ICESat-2 para estimar a biomassa", disse Laura Duncanson, da NASA, à Mongabay. “As duas equipes científicas estão trabalhando juntas.” Duncanson disse que ela e os membros da equipe do ICESat-2 se juntaram às reuniões e planejam continuar seus esforços coordenados para integrar os dados.

Plantação da palma de óleo em Bornéu malaio com os montes cancelados recentemente no primeiro plano cercado pela floresta. Os dados do Satellite Directory podem rastrear quando a estrutura das florestas muda, como quando ocorre o desmatamento ou a degradação, como quando uma floresta natural que sustenta centenas de espécies de árvores é desmatada e replantada com uma monocultura como o dendezeiro. Imagem de Rhett A. Butler / Mongabay.

O monitoramento de biomassa tem se tornado cada vez mais importante com o início de programas de contabilidade de carbono, como REDD + (Redução de Emissões por Desmatamento e Degradação Florestal), que visam fornecer incentivos monetários para conservar florestas que compensam o valor potencial perdido por não derrubar florestas. O conhecimento de quanto carbono é armazenado em uma determinada área de floresta é crucial para o estabelecimento de tais programas de compensação, embora os esforços internacionais para estabelecer métricas de responsabilização de emissões continuem a ficar aquém das metas. No entanto, os mercados de cap-and-trade de carbono estão crescendo, assim como as perspectivas de se iniciar um imposto sobre carbono em algumas economias.

Além das medições da biomassa e do estoque de carbono, esses dados de escala global também informarão outras pesquisas. A gravação da altura do dossel e várias métricas de complexidade florestal em grandes escalas permitem que os cientistas caracterizem diferentes ecossistemas florestais. Quando combinados com dados de distribuição de espécies no solo, os ecologistas podem estimar aproximadamente a biodiversidade das florestas, o que pode ajudar a estabelecer prioridades de conservação. Anos de dados de telefonia por satélite também podem melhorar a compreensão de como a estrutura da floresta muda ao longo do tempo devido ao crescimento das árvores, mortalidade e competição.

A construção e o lançamento de satélites exigem bolsos profundos na frente, mas podem economizar muito para os pesquisadores ao longo do tempo. O orçamento do GEDI, de US $ 94 milhões, empalidece em comparação com os orçamentos do satélite de monitoramento terrestre do Landsat-9 (US $ 885 milhões) e da missão Copernicus da Agência Espacial Européia (US $ 4,9 bilhões). O baixo custo do GEDI é em grande parte graças à carona na Estação Espacial Internacional e ao progresso dos cientistas e engenheiros da NASA.

Conceber e criar a tecnologia em um período tão curto (quatro anos) neste orçamento tem sido uma grande conquista", disse Dubayah. “O GEDI foi concluído seis meses antes e abaixo do orçamento, o que é quase inédito.”

Visão aérea de uma floresta tropical diversa na Amazônia peruana. Imagem de Rhett A. Butler / Mongabay.

Uma nova esperança para as florestas?

Embora os sensores GEDI e ICESat-2 só durem até 2021 e 2022, respectivamente, pesquisadores e administradores de terras usam os dados de satélites ecossistêmicos por muitos anos: os mapas ICESat-1 ainda estão contribuindo para a ciência de conservação 10 anos após o satélite foi desmantelada. À medida que os custos do monitoramento florestal em larga escala e de alta resolução diminuem, também aumenta a disponibilidade de dados e ferramentas para rastrear a mudança da cobertura vegetal em escalas incrivelmente finas.

Esses dois sensores de faixa complementam os satélites de radar de abertura sintética (SAR) de pequena escala (5 metros) que já estão em órbita, e a próxima década provavelmente testemunhará o lançamento do NISAR, uma iniciativa conjunta entre os Estados Unidos e Índia, e a missão BIOMASS da Agência Espacial Européia, ambas designadas para registrar mudanças ambientais globais.

Em uma galáxia distante, os Jedi veem através dos outros com a Força. Começando este ano acima do nosso próprio planeta, o GEDI pode agora ver através da floresta. De acordo com Dubayah, os avanços dramáticos que estão sendo feitos em tecnologias de sensoriamento remoto melhorarão a capacidade dos cientistas de medir - e, portanto, melhor proteger - a extensão e a estrutura das florestas globais.

“Estamos entrando em uma nova era de observação de ecossistemas, onde podemos finalmente chegar à estrutura 3D do dossel”, disse ele, “um desenvolvimento muito empolgante”.


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por: Arthur Oliveira

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