Углеродный баланс Амазонки — это вопрос жизни и смерти: живые деревья забирают углекислый газ из воздуха по мере роста, а мертвые деревья возвращают парниковый газ в воздух при разложении. Новое исследование, опубликованное в Nature Communications 18 марта, является первым исследованием, в котором измеряется гибель деревьев, вызванная естественными процессами в лесах Амазонки, даже в отдаленных районах, где данные не собирались на уровне земли.Фернандо Эспирито-Санто из Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния, ведущий автор исследования, создал новые методы анализа спутниковых и других данных.
Он обнаружил, что ежегодно мертвые деревья Амазонки выбрасывают в атмосферу около 1,9 миллиарда тонн (1,7 миллиарда метрических тонн) углерода. Чтобы сравнить это с поглощением углерода Амазонкой, исследователи использовали переписи роста лесов и различные сценарии моделирования, учитывающие неопределенности.
В каждом сценарии поглощение углерода живыми деревьями перевешивало выбросы мертвых, что указывает на преобладающее влияние в естественных лесах Амазонки на поглощение.До сих пор ученые могли оценить углеродный баланс Амазонки только на основе ограниченных наблюдений на небольших лесных участках, называемых участками. На этих участках лес удаляет больше углерода, чем выделяет, но научное сообщество активно обсуждает, насколько хорошо на графиках представлены все природные процессы в огромном регионе Амазонки. Эти дебаты начались с открытия в 1990-х годах, что большие участки леса могут быть уничтожены сильными штормами во время событий, называемых продувками.
Эспириту-Санто сказал, что идея исследования возникла на семинаре 2006 года, на котором ученые из нескольких стран собрались вместе, чтобы определить спутниковые инструменты НАСА, которые могли бы помочь им лучше понять углеродный цикл Амазонки. За прошедшие с тех пор годы он работал с 21 соавтором в пяти странах, чтобы измерить влияние углерода на гибель деревьев в Амазонии от всех естественных причин — от выветривания больших площадей до одиночных деревьев, погибших от старости.
Он использовал данные лидара, полученные с воздуха, спутниковые снимки и 10-летний набор графиков, собранных Университетом Лидса, Англия, под руководством Эмануэля Глора и Оливера Филлипса. По его оценкам, он сам провел полтора года, занимаясь полевыми исследованиями в Амазонии.«Это было трудное и смелое исследование, и только самоотверженность Эспирито-Санто сделала его возможным», — сказал Майкл Келлер, научный сотрудник Лесной службы США и соавтор исследования.
Сопоставляя данные спутниковых и бортовых приборов с наземными наблюдениями, Эспириту-Санто и его коллеги разработали методы идентификации мертвых деревьев на различных типах изображений, полученных с помощью дистанционного зондирования.
Например, упавшие деревья создают брешь в кроне леса, которую можно измерить с помощью лидара на исследовательском самолете, а валежник меняет цвета на спутниковом оптическом изображении. Затем исследователи расширили свои методы, чтобы их можно было применять к спутниковым и воздушным данным для частей Амазонки, не имеющих соответствующих наземных данных.«Мы обнаружили, что крупные естественные нарушения — такие, которые не фиксируются на графиках — имеют лишь незначительное влияние на круговорот углерода на всей территории Амазонки», — сказал Сассан Саатчи из JPL, также соавтор.
Каждый год около двух процентов всего лесов Амазонки умирает по естественным причинам. Исследователи обнаружили, что только около 0,1 процента этих смертей вызваны ударами ударов.В этом исследовании рассматривались только естественные процессы в Амазонии, а не результаты человеческой деятельности, такие как вырубка леса и вырубка лесов, которые широко и быстро меняются в зависимости от политических и социальных условий.Другие учреждения, участвующие в исследовании: Университет Нью-Гэмпшира, Дарем; университеты Лидса и Ноттингема, Великобритания; Оксфордский университет, Великобритания; Университет Джеймса Кука, Кэрнс, Австралия; Международный институт тропического лесного хозяйства США, Пуэрто-Рико; Центр спутникового мониторинга EMBRAPA, Кампинас, Бразилия; Национальный институт исследований в Амазонии, Манаус, Бразилия; EMBRAPA Восточная Амазония, Сантарен, Бразилия; Национальный институт космических исследований (ИНПЕ), Сан-Жозе-дус-Кампус, Бразилия; Ботанический сад Миссури, Оксапампа, Перу; и Научный институт Карнеги, Стэнфорд, Калифорния.
НАСА следит за жизненно важными показателями Земли с земли, воздуха и космоса с помощью флота спутников и амбициозных воздушных и наземных наблюдательных кампаний. НАСА разрабатывает новые способы наблюдения и изучения взаимосвязанных природных систем Земли с помощью долгосрочных записей данных и инструментов компьютерного анализа, чтобы лучше понять, как меняется наша планета.
Агентство делится этими уникальными знаниями с мировым сообществом и работает с учреждениями в Соединенных Штатах и во всем мире, которые способствуют пониманию и защите нашей родной планеты.Для получения дополнительной информации о деятельности НАСА в области наук о Земле в 2014 году посетите:http://www.nasa.gov/earthrightnow