NASAs arktiske økosystemvidenskabsflyvninger begynder

En NASA-ledet indsats for at fremme vores evne til at overvåge skiftende arktiske og boreale økosystemer har startet sin anden sæson, med det første fly, der flyver over Alaska og det nordvestlige Canada i denne måned.

Forskere med det arktisk-boreale sårbarhedseksperiment, eller over, vil flyve suiter af videnskabelige instrumenter på ni fly denne sommer, foruden jordbaseret feltarbejde i skove og permafrosttundra. I løbet af de planlagte 10 år, ABoVE feltkampagnen vil indsamle data for bedre at forstå, hvordan miljøændringer i det fjerne nord påvirker det lokale miljø, og hvordan disse ændringer i sidste ende kan påvirke mennesker og steder uden for Arktis.

"Vi begynder at tage fat på nogle af de store spørgsmål om klimasystemet, såsom hvordan ændringer i arktiske økosystemer påvirker udvekslingen af ​​kulstof mellem land- og vandoverfladen og atmosfæren, " sagde Peter Griffith, ABoVE projektleder ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

ABoVE feltkampagnen startede officielt i 2016, med hundredvis af forskere fra universiteter, statslige organer, og amerikanske og canadiske føderale agenturer, der udfører feltarbejde om skovstruktur, permafrost optøning, udveksling af kulstofgasser mellem atmosfæren og landjorden, dyrelivshabitat og meget mere.

Den her sommer, kampagnen udvides til at omfatte måling af regionen fra fly ved hjælp af avancerede sensorer, der kan blive grundlaget for den næste generation af rumbårne sensorer til at studere terrestriske økosystemer. Mellem slutningen af ​​maj og oktober, der vil være mindst ét ​​fly i feltet til enhver tid. Data fra disse flyvninger forbinder de detaljerede målinger, videnskabsmænd kan indsamle på et bestemt sted på jorden, med hele regionen, men mindre detaljeret, udsigt fra satellitter, sagde Griffith.

"Den luftbårne kampagne giver den videnskabelige forbindelse mellem observationerne på jorden og observationerne fra rummet, " sagde han. "Det giver os mulighed for at skalere de intensive målinger på et specifikt undersøgelsessted, til et stort landskab, der er virkelig skræmmende i størrelse."

Instrumenter, der indsamler data til ABoVE denne sommer, flyver mest ud af Fairbanks, Alaska og Yellowknife, Canada er:

• The Airborne Microwave Observatory of Subcanopy and Subsurface (AirMOSS) instrument, på NASAs Johnson Space Centers G-III fly, og den ubeboede Aerial Vehicle Synthetic Aperture Radar (UAVSAR), på NASAs Armstrong Flight Research Centers C-20A-fly. Begge radarinstrumenter vil studere jord - måling af jordens fugtighed, om jorden er frossen, og dybden af ​​den optøede jord.
• Jorden, Vegetations- og issensor (LVIS) på Dynamic Aviations B200T-fly. LVIS er et lidar-instrument, der måler vegetationsstruktur og jordtopografi, og, sammen med andre data, vil give forskerne mulighed for at studere, hvordan opvarmningstemperaturer ændrer skovenes sammensætning og udstrækning, og hvordan optøning af permafrost ændrer overfladehøjderne.
• Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS-NG) på Dynamic Aviations B200-fly. AVIRIS er et billeddannende spektrometer, der indsamler information om 224 bølgelængder, giver videnskabsmænd mulighed for at indsamle data om vegetationssundhed og atmosfæriske træk, herunder metanfaner.
• Airborne Surface Water and Ocean Topography (AirSWOT) radarinstrumentet på NASA AFRC's B-200 fly. AirSWOT, et testsengsinstrument til den planlagte SWOT-satellitmission, planlagt til lancering i 2021, vil måle omfanget af overfladevand, herunder over de arktiske egne, hvor søer nogle gange dækker halvdelen af ​​landskabet.
• Atmospheric Carbon (ATM-C) instrumentsuite, på Scientific Aviations Mooney-fly. ATM-C vil måle kulgasser - kuldioxid, metan og kulilte - i luften omkring flyet, informere igangværende undersøgelser af udvekslingen af ​​kulstof mellem atmosfæren og jorden.
• Chlorophyll Fluorescence Imaging Spectrometer (CFIS) på Twin Otter Internationals DHC6-fly. CFIS er et nyt instrument, der vil bruge en funktion af plantefysiologi - klorofylet i blade fluorescerer, når det fanger energi fra sollys - til at estimere den samlede væksthastighed for planter i et område.
• Den aktive sansning af CO2-emissioner over nætter, Dage, og Seasons (ASCENDS) instrumentsuite på NASA AFRC's DC-8 fly. Flere instrumenter vil måle kuldioxid i den atmosfæriske søjle, indsamling af data samt test af nye tilgange, der kunne bruges i en kommende satellitmission.

"Der vil være et væld af data, " sagde Scott Goetz, ABoVE videnskabsleder og professor ved Northern Arizona University i Flagstaff. "Efter alle bestræbelserne på at koordinere disse målinger, vi vil have data, der dækker intensivt undersøgte feltsteder fra en masse forskellige instrumenter og en masse forskellige perspektiver."

For eksempel, han sagde, hold, der bruger forskellige instrumenter, vil være i stand til at give et detaljeret billede af variabiliteten af ​​landskaber over permafrost sammenlignet med områder uden permafrost. Forskere vil analysere forskellige datasæt for at bestemme, hvor meget ufrosset jord der er på toppen af ​​jorden, der er frosset under hele året, undersøge, hvordan det ændrer sig mellem sæsoner, beskrive, hvordan det påvirker, hvad træer eller vegetation vokser over, og overvåg, hvordan optøningsgrunden påvirker kulstofemissionerne.

"Vi har planlagt de luftbårne kampagnedetaljer i de sidste seks måneder, og hele teamet er spændte på at komme til videnskabsflyvningerne, " sagde Charles Miller, OVEN stedfortræder for videnskabsleder og forsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien. "Dette vil være første gang, at mange af NASAs luftbårne sensorer har fløjet i det fjerne nord, og vi forventer, at de giver ny og unik indsigt. Dette gælder især for at bruge innovative multiple sensorkombinationer - som radar plus lidar - til at studere komplekse interaktioner mellem permafrost, vegetation og vand."

Mere end 500 forskere og støttepersonale er involveret i ABoVE, sagde Goetz. De data, der er indsamlet i år, kan også tjene som udgangspunkt for fremtidige luftbårne indsatser.

"Vi vil se, hvilke slags ændringer der er gennem en sæson, men vi vil også se det mellem år, " sagde han. "Dette er kritisk vigtige målinger, på et tidspunkt, hvor Arktis er under hastig forandring."