NASA помогает международной команде изучать одну из самых разнообразных экосистем мира

Инструменты NASA на спутниках и самолетах помогают международной команде изучать биоразнообразие на суше и в воде вокруг Южной Африки.

Международная команда исследователей провела октябрь и ноябрь 2023 года в полевых условиях, изучая один из самых биологически разнообразных регионов мира — Большой Капский Флористический регион в Южной Африке. В рамках этой работы исследователи использовали инструменты NASA на воздушных и космических платформах для сбора взаимодополняющих данных, чтобы лучше понять уникальные водные и наземные экосистемы в этом регионе. Их результаты помогут определить возможности будущих спутниковых миссий, направленных на изучение растений и животных.

Известная как Biodiversity Survey of the Cape (BioSCape), эта работа является масштабным сотрудничеством, которое в США возглавляют NASA, Университет в Буффало (Нью-Йорк) и Калифорнийский университет в Мерседе. В Южной Африке проект возглавляют Кейптаунский университет и Южноафриканская сеть наблюдений за окружающей средой.

Большой Капский Флористический регион занимает около 2,5 миллиона акров (1 миллион гектаров) на юго-западной оконечности Южной Африки. Этот горячий пункт биоразнообразия, где обитает множество видов растений и животных, не встречающихся больше нигде на Земле, признан объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО. Район также включает несколько биосферных заповедников ЮНЕСКО для защиты уникальных наземных и водных сред.

Команда BioSCape проверяет, насколько хорошо дистанционное зондирование с воздуха и из космоса может охарактеризовать наземное, пресноводное и морское биоразнообразие региона. Инструменты на спутниках и самолетах могут охватить больше территории — быстрее и чаще, чем полевые группы. Это имеет широкий спектр практических применений: от картирования инвазивных растений до лучшего понимания причин вредоносного цветения водорослей.

Сложный для изучения регион

Три из авиационных датчиков BioSCape являются спектрометрами визуализации, которые наблюдают различные длины волн видимого и инфракрасного света, отраженного или излучаемого различными материалами на поверхности Земли и в атмосфере. У каждого материала есть свой спектральный отпечаток, что позволяет исследователям определить, что они наблюдают.

Например, доминирующей растительностью в Большом Капском Флористическом регионе является тип кустарниковых зарослей, известный как финбош, который содержит тысячи видов растений.

Более полная картина

Экипажи BioSCape собирали данные на суше и в воде, включая проведение обследований растений и животных и взятие проб экологической ДНК. Их результаты дополнят и помогут подтвердить информацию о видах, собранную четырьмя авиационными инструментами NASA и двумя инструментами агентства на космических платформах.

Установленные на самолетах, спектрометры AVIRIS-NG, HyTES и PRISM управляются JPL. Их обнаружение спектральных отпечатков охватывает диапазон от ультрафиолетовой части спектра через видимую до инфракрасной. В совокупности их данные предоставляют информацию, помогающую дифференцировать виды и изучать качество воды в водоемах, среди прочего.

Четвертый авиационный инструмент, LVIS, использует лазерную технологию, известную как лидар, для построения 3D-представления поверхности земли и растительности. Эти данные могут предоставить информацию о структуре растительности — включая высоту деревьев и растений и внутренние слои лесов — а также о топографии земли под пологом леса.

Кроме того, команда BioSCape использует наблюдения от двух инструментов JPL на космической станции. Спектрометр EMIT собирает данные о поверхностных минералах, что дает представление о геологии Большого Капского Флористического региона.

Данные, собранные BioSCape, имеют потенциал для широкого спектра исследований и применений, особенно для жителей Южной Африки. Проект был разработан в сотрудничестве с несколькими южноафриканскими учреждениями, а также национальными и провинциальными системами парков, которые планируют включить данные и анализы BioSCape в управление природными ресурсами.