NASA dækker naturbrande fra mange kilder

NASAs satellitinstrumenter er ofte de første til at opdage skovbrande, der brænder i fjerntliggende områder, og placeringerne af nye brande sendes direkte til landforvaltere over hele verden inden for få timer efter satellitovergangen. Sammen, NASA instrumenter, inklusive et nummer bygget og administreret af NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, opdage aktivt brændende ild, spore transport af røg fra brande, give oplysninger til brandhåndtering, og kortlægge omfanget af ændringer i økosystemer, baseret på omfanget og sværhedsgraden af ​​forbrændingsar.

NASA har en flåde af jordobservationsinstrumenter, hvoraf mange bidrager til vores forståelse af ild i jordsystemet. Satellitter i kredsløb om polerne giver observationer af hele planeten flere gange om dagen, der henviser til, at satellitter i en geostationær bane giver billeder i grov opløsning af brande, røg og skyer hvert femte til 15. minut.

"NASAs satellit, luftbåren forskning og feltforskning fanger den fulde effekt af brande i jordsystemet, fra hurtig detektering af aktivt brændende brande, transport af røg og ændringer i økosystemer i dagene til årtier efter brand, " sagde Doug Morton, en forsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Deling af data med partnere

Meget af de fjernmålingsdata, som NASA indsamler om naturbrande, sættes hurtigt i gang med at hjælpe katastrofebestræbelser rundt om i verden. NASA Earth Science Disasters Program understøtter denne applikationsvidenskab og mobiliserer til globale intensive risikobegivenheder, der spænder over en række naturfarer - ikke kun naturbrande, men jordskælv, tsunamier, oversvømmelser, jordskred, hårdt vejr, vinter storme, tropiske cykloner og vulkaner. I løbet af de sidste to år, NASAs katastrofeprogram er steget op for at bygge infrastruktur og fortsætte med at skabe nye relationer mellem internationale, regionale og lokale naturkatastroferberedskabsorganisationer og andre jordobservatoriske rumorganisationer rundt om i verden.

Satellitter og instrumenter

NASA har to forskellige typer satellitsystemer til at spore naturbrande:polære kredsløb og geostationære platforme. Polære orbitere som NASAs Terra og Aqua-satellitter og NASA-NOAAs Suomi NPP-satellit giver detaljerede visninger af brande og røg globalt op til to gange om dagen.

I modsætning, geostationære satellitter som GOES (som drives af NOAA, men er designet og bygget af NASA) kredser om Jorden i et ækvatorialplan med en 24-timers periode, samme hastighed som Jorden roterer, og derfor forbliver de på en fast længdegrad over ækvator. Dette gør det muligt for de geostationære satellitter at give hyppig (fem-minutters) gentagen billeddannelse af en del af kloden; imidlertid, de har typisk en grovere rumlig opløsning end de polære orbitere, som flyver i meget lavere højder (ca. 435 miles, eller 700 kilometer, over jordens overflade).

De NASA-drevne polar-kredsende satellitinstrumenter, der er relevante for brandovervågning og -styring, er beskrevet nedenfor. Ud over, andre satellitter, der bruges til brandprognose og risikovurdering, omfatter Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), Global Precipitation Measurement Mission (GPM) og Soil Moisture Active Passive eller (SMAP) satellitter.

Endelig, kortlægning af brændte områder udnytter data fra Landsat og European Space Agencys Sentinel-2-satellit, sammen med Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS) og Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) instrumenter. Efter brandvurdering af skader på menneskelige og naturlige systemer er en vigtig del af forståelsen af ​​potentialet for affaldsstrømme og jordskred, samt indflydelsen af ​​skiftende hyppighed og sværhedsgrad af naturbrande.

ASTER instrument

Instrumentet Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) flyver ombord på NASAs Terra-satellit. Med sine spektralbånd fra det synlige til det termiske infrarøde bølgelængdeområde og dets høje rumlige opløsning på omkring 50 til 300 fod (15 til 90 meter), ASTER-billeder Jorden for at kortlægge og overvåge vores planets skiftende overflade. Den brede spektrale dækning af ASTER giver forskere i adskillige discipliner kritisk information til overfladekortlægning og overvågning af dynamiske forhold og tidsmæssige ændringer. ASTER-sammensatte billeder i falske farver oprettes ved hjælp af synlige, nær-infrarød, og termiske infrarøde bølgelængder, hver gør forskellige funktioner såsom røg, aktive brande og jordoverflader, skille sig ud. ASTERs amerikanske videnskabshold er placeret på JPL.

AIRS instrument

Data fra det JPL-bygget og administrerede Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) instrument på NASAs Aqua-rumfartøj giver et kig på koncentrationer og global transport af kulilteforurening fra brande, der brænder. Forskellige bånd af AIRS-billeder kan kombineres for at give et kompositbillede i falske farver for at vise kuliltekoncentrationer og temperaturer. De højeste koncentrationer af kulilte er vist i gule og røde farver i AIRS-billeder.

AIRS er følsom over for kulilte i midten af ​​troposfæren i højder mellem 1,2 og 6,2 miles (2 og 10 kilometer), med en maksimal følsomhed i en højde på cirka 3,1 miles (5 kilometer). Stærk vind i disse højder er befordrende for langdistancetransport af forurening løftet af varme fra stærke brande.

MISR instrument

Det JPL-byggede og administrerede Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR) instrument ombord på NASAs Terra-satellit giver også unik information om naturbrands røgfanekarakteristika. MISRs ni kameraer, hver ser Jorden i en anden vinkel, bruges til at bestemme højden af ​​røgfaner over overfladen på nogenlunde samme måde som vores to øjne, peger i lidt forskellige retninger, give os dybdeopfattelse. Plumehøjden er en vigtig parameter, der styrer, hvor langt røgpartiklerne bevæger sig i atmosfæren; injektion af partiklerne til højere højder påvirker generelt luftkvaliteten længere væk fra kilden. MISRs flerkantede observationsstrategi muliggør også estimering af koncentrationerne af de luftbårne røgpartikler. Indånding af disse partikler øger risikoen for hjerte-kar- og luftvejssygdomme.

CALIOP instrument

Cloud-Aerosol Lidar med Orthogonal Polarization (CALIOP) instrument, som flyver på Cloud-Aerosol Lidar og Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) satellit, giver information om røgfanens indsprøjtningshøjde og den vertikale fordeling af aerosoler gennem atmosfæren. Disse lidar-data er unikke i deres evne til at detektere optisk tynde røglag ved en fin lodret opløsning, og CALIOP er i stand til at se omfattende røgfaner, der ikke har klare grænser. Når parret med modeller, dette instrument er i stand til at give ny information, såsom tilskrivningen af ​​en flod af røg til adskillige brande og udviklingen af ​​røgfane-injektionshøjden over en dag, hvilket har konsekvenser for klimaet (sort kulstoftransport og aflejring på sne og is, albedo ændring), luftkvalitet og menneskers sundhed.

MODIS instrument

MODIS -instrumentet flyver ombord på to NASA -satellitter:Terra og Aqua. MODIS leverer synlige billeder om dagen og infrarøde billeder om natten.

På billederne, aktivt brændende områder eller varme punkter, som detekteret af MODIS's termiske bånd, er markeret med rødt. Hvert hot spot er et område, hvor de termiske detektorer på MODIS -instrumentet genkender temperaturer højere end baggrunden. Sådanne hot spots er diagnostiske til at detektere brand, uanset om de er ledsaget af røgfaner eller ej.

MODIS-billeder kan også være i falske farver for at vise omfanget af brændte områder, den murstensrøde farve i falskfarvede billeder.

MOPITT instrument

Det specifikke fokus for NASA Terra-satellittens måling af forurening i troposfæren (MOPITT) er på distributionen, transportere, kilder og dræn af kulilte i troposfæren. Carbonmonoxid, som er bortvist fra fabrikker, biler og skovbrande, forhindrer atmosfærens naturlige evne til at slippe af med skadelige forurenende stoffer.

VIIRS Instrument

NASA-NOAAs Suomi NPP-satellits VIIRS har leveret dag- og natbilleder af skovbrande. VIIRS er den yngre søster til MODIS og giver billeder med finere rumlig opløsning (1, 230 fod eller 375 meter). Dagbilleder viser både omfanget af røg og varme signaturer fra de brændende bål.

Også, VIIRS "dag/nat-bånd" giver et kig på varmen fra brande om natten. Den registrerer lys i en række bølgelængder fra grønt til nær-infrarødt og bruger filtreringsteknikker til at observere signaler såsom bylys, nordlys og skovbrande.

Fly

NASA har en flåde af forskningsfly med de nyeste sensorteknologier, som kan bruges til jordobservationer. NASAs ER-2 fly, baseret på Armstrong Flight Research Center (AFRC) i Palmdale, Californien, flyver så højt som 70, 000 fod (21, 300 meter), næsten dobbelt så højt som et kommercielt passagerfly, og bruges til videnskabelige forskningsmissioner over store dele af verden. I december 2017 flyet fløj lokalt over Californiens naturbrandbegivenheder, at teste tidlige versioner af videnskabelige instrumenter, der en dag kan blive opsendt ud i rummet ombord på en satellit for at observere vores hjemmeplanet Jorden.

AVIRIS instrument

Under ingeniørprøveflyvningerne i december, ER-2 bar et JPL-bygget spektrometer kaldet Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS-klassisk). AVIRIS er et moderne instrument med en omfattende arv, der har demonstreret evnen til at estimere vegetationsbrændstoftyper (f.eks. vegetationsarter og tætheder) og brændselstilstand (levende vs. døde, samt fugtstatus). Fordi det giver den fulde spektrale signatur af det landskab, det afbilder, spænder over det synlige til kortbølget infrarøde, det kan give et totalt spektralt "fingeraftryk" af dets billeddannelsesområde og kan bruges til at estimere brandtemperaturen.

HyTES og MASTER

Hyperspectal Thermal Emission Spectrometer (HyTES) og MODIS/ASTER (MASTER) Airborne Simulator er begge luftbårne instrumenter, der flyver på forskellige fly. HyTES er et nyt luftbåret billeddannelsesspektrometer udviklet af JPL. Det overordnede mål for HyTES-projektet er at levere precursor højspektral og rumlig opløsning termisk infrarød (temperatur) data. Produkter genereret giver temperatur, emissivitet og gasdetektion. HyTES kan bruges til effektivt at detektere og karakterisere de rumlige strukturer af individuelle metanfaner, svovlbrinte, ammoniak, nitrogendioxid og svovldioxid. Det luftbårne MASTER-instrument indsamler ASTER-lignende og MODIS-lignende landdatasæt for at validere ASTER- og MODIS-satellitinstrumentdata.

Ubeboet Aerial Vehicle Synthetic Aperture Radar (UAVSAR)

Den JPL-byggede og administrerede UAVSAR er et fuldt polarimetrisk radarinstrument, der fungerer i mikrobølgedelen af ​​det elektromagnetiske spektrum. Det er en aktiv sensor, udsendelse af polariserede elektromagnetiske impulser, der interagerer med jorddække på komplekse, men kvantificerbare måder, muliggør karakterisering af ændringer i Jordens overflade gennem skyer, røg og støv. UAVSAR er blevet brugt til at estimere brandbrændstof og kortlægge brand ar, med særlig succes i visse typer af vegetationsdække, såsom chaparral. Ændringerne forbundet med disse brande kan påvises af UAVSAR i flere år, gør det muligt at overvåge langsigtet vegetationsgenopretning efter en brand. UAVSAR er en luftbåren testbed for orbital NISAR instrumentet, en fælles mission med den indiske rumforskningsorganisation, som forventes lanceret i 2021.

International rum Station

Astronauter ombord på den internationale rumstation har et unikt udsigtspunkt og giver kamera- og videobilleder af naturbrande og røgtransport, mens de kredser om jorden. Disse ISS-datasæt bidrager også til biblioteket med kontinuerlig overvågning og observationer af naturbrande og andre jordfænomener, som videnskabsmænd og brandledere bruger dagligt her på Jorden til at gøre effektive opdagelser og støtte beslutningsprocesser for håndtering af naturbrande.

Alle disse satellit- og luftbårne systemer, kombineret i et sensorvæv, give os en meget forbedret forståelse af betydningen og omfanget af naturbrande på vores planet.

NASA vedligeholder NASA Fire and Smoke-siden, hvor mange af produkterne er postet med opdateringer om forskellige hændelser rundt om i verden.