NASA tester observationsevne på Hawaiis koralrev

NASA gennemførte et videnskabeligt dobbeltspil på Hawaii i vinter, bruge de samme instrumenter og fly til at studere både vulkaner og koralrev. Udover at hjælpe forskere med at forstå disse to unikke miljøer bedre, dataene vil blive brugt til at evaluere muligheden for at forberede en potentiel fremtidig NASA-satellit, der vil overvåge økosystemændringer og naturlige farer.

Fordelene ved at studere aktive vulkaner fra luften frem for jorden er indlysende. Koralrev giver måske ikke de samme risici i et tæt møde, som vulkaner gør, men der er en anden god grund til at studere dem ved fjernmåling:de er spredt ud over tusindvis af kvadratkilometer på kloden. Det er simpelthen ikke muligt at undersøge et så stort område fra en båd. Så NASA har overvåget koralrev med satellit og fly i flere årtier. De seneste luftbårne bestræbelser har brugt sensorer, der giver bedre rumlig og spektral opløsning end i øjeblikket tilgængelig fra NASAs satellitsystemer.

"Rev er truet af blegning på grund af stigende havoverfladetemperaturer samt, til en vis grad, ved at øge forsuringen af ​​havvandene, " sagde Woody Turner fra NASAs hovedkvarter i Washington, programforskeren for det nylige Hawaii-studie. "Oven i købet, da de er kystnære økosystemer, de er også udsat for sediment og andet spildevand, der løber offshore. Vi har et akut behov for at få styr på, hvordan revene ændrer sig.«

I løbet af de sidste fire år har NASA har fløjet en række forskningsflyvninger over Californien, bærer luftbårne prototyper af instrumenter som forberedelse til en mulig fremtidig satellitmission kaldet Hyperspectral Infrared Imager (HyspIRI), nu i den konceptuelle designfase. Golden State har mange forskellige landskaber til at teste instrumenternes observationsevne, men ikke koralrev eller vulkaner i udbrud. Denne vinters HyspIRI Hawaii feltkampagne udfyldte dette hul.

For at få det næstbedste til en satellits synspunkt, HyspIRI Hawaii brugte et højtliggende ER-2 fly fra NASAs Armstrong Flight Research Center, Palmdale, Californien. Under studiet, flyet var baseret på Marine Corps Base Hawaii, på øen Oahu. Flyver omkring 60, 000 fod (18, 000 meter) og dermed over det meste af Jordens atmosfære, ER-2 bar Airborne Visible and Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS), udviklet af NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien, og MODIS-ASTER Airborne Simulator (MASTER), udviklet af NASAs Ames Research Center, Moffett Field, Californien. AVIRIS er et billeddannende spektrometer, der observerer det komplette reflekterede lysspektrum i de synlige og kortbølgede infrarøde bølgelængder. MASTER har flere observationskanaler i de termiske infrarøde bølgelængder. Sammen giver AVIRIS og MASTER den samme kombination af spektralbånd, der er planlagt til den fremtidige HyspIRI-mission – og kraftfulde data til nuværende koralrevsforskning.

Seks koralrevsrelaterede projekter med forskellige formål bruger billeder, som AVIRIS og MASTER indsamlede rundt om den hawaiiske øgruppe i januar til begyndelsen af ​​marts.

• Under hovedefterforsker Steven Ackleson (U.S. Naval Research Laboratory, Washington), et hold undersøgte, hvordan koralrev og vandkvalitet varierer, i både rum og tid, over den enorme afstand, der er omfattet af Hawaii-øerne og 1, 200 mil lang (2, 000 kilometer lang) Papahanaumokuakea Marine National Monument nord for hovedøerne. Acklesons team brugte de luftbårne instrumenter og observationer i vandet til at indsamle data om revets tilstand og vandkvalitet og sammenlignede dem med data indsamlet fra 2010 til 2014 med et andet hyperspektralt billedapparat.
• At studere revs reaktioner på stress, Kyle Cavanaugh (UCLA) ledede en undersøgelse af sammensætningen af ​​lavvandede rev (koraller, alger og sand) og omfanget af deres blegning. Holdet håber at afdække de praktiske begrænsninger for det foreslåede HyspIRI-instrument ved at observere disse funktioner. Ligesom Acklesons og de fleste af de andre efterforskeres projekter, denne undersøgelse kombinerede luftbårne billeder med havmålinger.
• Heidi Dierssen (University of Connecticut) brugte i-vand-spektrometre i forbindelse med de luftbårne AVIRIS-billeddannelsesspektrometerprodukter til at se på pigmentforskelle blandt korallers fotosyntetiske alger, kendt som zooxanthellae. Et mål er at bestemme, i hvilken grad forskelle i pigment - som relaterer sig til forskellige typer alger med forskellige biologiske egenskaber og reaktioner på miljøændringer - kan detekteres fra en luftbåren platform og i sidste ende fra rummet.
• For at bestemme, hvordan ændringer i et revs miljø - overskyethed, vandtemperatur, vanddunkelhed - kan påvirke korallers sundhed, og hvordan disse miljøfaktorer i sig selv kan blive påvirket af ændret arealanvendelse på øerne, Paul Haverkamp (støttet af Cramer Fish Sciences, West Sacramento, Californien) vil sammenligne dette års AVIRIS-data med observationer fra AVIRIS-kampagner fløjet mellem 2000 og 2007. Undersøgelsen fokuserer på rev i Kaneohe Bay, Åh, og Kealakekua Bay, Hawaii.
• Eric Hochberg (Bermuda Institute of Ocean Sciences) og hans team vil sammenligne dette års AVIRIS-målinger med AVIRIS-data fra 2000 for at studere, hvordan menneske- og klimabelastninger kan påvirke revene omkring øerne. De vil kvantificere revets sammensætning og primære produktivitet og korrelere dem med oceanografiske forhold, arealanvendelse og arealdækning på øerne, og lokale menneskelige trusler for at undersøge, hvordan revenes tilstand og forhold til deres miljøer kan have ændret sig i de sidste 16 år.
• ZhongPing Lee fra University of Massachusetts, Boston, tog feltmålinger af rev samtidig med HyspIRI-flyvningerne, ved hjælp af et specielt system, der præcist måler spektret af farver i havvand, som giver vigtig information om, hvad der er i vandet. Lee og hans team målte formen på havbunden, vandets optiske egenskaber, og andre egenskaber at sammenligne med de samme målinger foretaget af AVIRIS.