Супутники SMOS і Biomass показують зміни в структурі лісів Землі

Ліси відіграють ключову роль у глобальному вуглецевому циклі: дерева накопичують вуглець у стовбурах, гілках, корінні та листі.

Однак зміна клімату та діяльність людини впливають на здатність лісів поглинати вуглець, і щорічні коливання запасів цього елемента суттєво різняться в просторі й часі. Саме тому регулярне спостереження за змінами лісової біомаси в довгостроковій перспективі є надзвичайно важливим.

Джерело: phys.org

У дослідженні, опублікованому в журналі Earth System Science Data, вчені проаналізували метод оцінки біомаси лісів за допомогою даних оптичної щільності рослинності (VOD), отриманих від супутника ESA SMOS. Цей показник виявляє непрозорість шару рослинності та є надійним індикатором наземної біомаси. На основі даних із 2011 по 2025 роки, дослідники вдосконалили наше розуміння використання VOD для моніторингу вуглецю, що зберігається в екосистемах лісів.

SMOS: більше, ніж очікували

Супутник SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity), запущений у 2009 році, є частиною наукової програми ESA Earth Explorer. Він оснащений мікрохвильовим радіометром, що працює в діапазоні L-діапазону. Хоча його головне завдання — картування вологості ґрунту та солоності океану, супутник також надає цінні дані для інших цілей — наприклад, прогнозування льодових умов або визначення біомаси.

Оптична щільність рослинності (VOD) — це показник, який характеризує, наскільки "непрозорим" для радіохвиль є шар рослинності. Цей параметр залежить від кількості біомаси, її структури та вмісту вологи в рослинах. Завдяки своїй чутливості до біомаси, VOD є також показником накопиченого вуглецю.

Матіас Друш, головний науковець із наземних поверхонь в ESA, пояснює:

«SMOS реєструє ослаблення сигналу мікрохвильового випромінювання при проходженні через рослинність. Це дає змогу оцінити загальну масу: суху біомасу плюс вміст вологи. Хоча це не пряме вимірювання, воно надзвичайно корисне».

Складність інтерпретації та значення наземних вимірювань

Оскільки сигнал включає як суху біомасу, так і вологу, інтерпретація даних потребує обережності. Клаус Скіпал, керівник місій SMOS і Biomass в ESA, зазначає:

«За даними SMOS можна помітити великі події — засухи, повені, зміни структури рослинності. Але ці зміни важко однозначно трактувати».

Тому дані супутників доповнюються наземними спостереженнями. Пол Вермунт з Університету Твенте (Нідерланди), який досліджує лісову біомасу, пояснює:

«Нам потрібні як довгі часові ряди, так і розуміння того, що вони означають. Ми поєднуємо супутникові дані із польовими вимірюваннями, щоб зрозуміти, що відбувається всередині лісів і навіть окремих дерев».

Доповнення від місії Biomass

Нова супутникова місія ESA — Biomass, запущена у квітні 2025 року, також збирає дані про лісову біомасу. На відміну від SMOS, вона використовує довші хвилі (P-діапазон), що дозволяє «зазирнути» глибше в лісовий покрив і отримувати точніші дані про структуру біомаси та навіть про деформацію ґрунту.

Друш зазначає:

«Biomass надає детальні структурні дані, особливо для тропіків. Але ця місія не покриває всю планету й не має такого довгого ряду даних, як SMOS».

Скіпал додає:

«Biomass має набагато вищу роздільну здатність, що дозволяє вивчати деталі. Але для виявлення довгострокових трендів потрібен саме SMOS. У поєднанні вони дають набагато повнішу картину».

Дані, отримані за допомогою SMOS, узгоджуються з результатами інших ініціатив ESA, зокрема Climate Change Initiative. У перспективі, місія Biomass зможе значно розширити ці знання, деталізуючи стан і структуру рослинного покриву планети.