Les instruments satellitaires de la NASA sont souvent les premiers à détecter les incendies de forêt brûlant dans des régions reculées, et les emplacements des nouveaux incendies sont envoyés directement aux gestionnaires des terres du monde entier dans les heures suivant le passage supérieur du satellite. Ensemble, instruments de la NASA, dont un certain nombre construit et géré par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, détecter les incendies qui brûlent activement, suivre le transport des fumées des incendies, fournir des informations pour la gestion des incendies, et cartographier l'étendue des changements dans les écosystèmes, en fonction de l'étendue et de la gravité des cicatrices de brûlures.

La NASA dispose d'une flotte d'instruments d'observation de la Terre, dont beaucoup contribuent à notre compréhension du feu dans le système terrestre. Les satellites en orbite autour des pôles fournissent des observations de la planète entière plusieurs fois par jour, alors que les satellites en orbite géostationnaire fournissent des images à résolution grossière des incendies, fumée et nuages ​​toutes les cinq à 15 minutes.

"Le satellite de la NASA, la recherche aéroportée et sur le terrain capture le plein impact des incendies dans le système Terre, de la détection rapide des incendies brûlants, le transport des fumées et les modifications des écosystèmes dans les jours à décennies suivant l'incendie, " dit Doug Morton, chercheur au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

Partage de données avec des partenaires

Une grande partie des données de télédétection que la NASA collecte sur les incendies de forêt sont rapidement mises à profit pour aider les efforts d'intervention en cas de catastrophe dans le monde. Le programme Earth Science Disasters de la NASA soutient cette science d'application et se mobilise pour des événements mondiaux à risques intensifs qui couvrent une gamme de risques naturels - non seulement les incendies de forêt mais les tremblements de terre, tsunami, inondations, glissements de terrain, intempéries, tempêtes hivernales, cyclones tropicaux et volcans. Au cours des deux dernières années, Le programme des catastrophes de la NASA s'est intensifié pour construire des infrastructures et continuer à forger de nouvelles relations entre les agences régionales et locales d'intervention en cas de catastrophe naturelle et autres agences spatiales d'observation de la Terre dans le monde.

Satellites et instruments

La NASA dispose de deux types différents de systèmes satellitaires pour aider à suivre les incendies de forêt :les orbiteurs polaires et les plates-formes géostationnaires. Les orbiteurs polaires comme les satellites Terra et Aqua de la NASA et le satellite Suomi NPP de la NASA-NOAA fournissent des vues détaillées des incendies et de la fumée dans le monde jusqu'à deux fois par jour.

En revanche, des satellites géostationnaires comme GOES (qui est exploité par la NOAA mais a été conçu et construit par la NASA) orbitent autour de la Terre dans un plan équatorial avec une période de 24 heures, la même vitesse à laquelle la Terre tourne, et par conséquent ils restent à une longitude fixe au-dessus de l'équateur. Cela permet aux satellites géostationnaires de fournir des images répétées fréquentes (cinq minutes) d'une partie du globe ; cependant, ils ont généralement une résolution spatiale plus grossière que les orbiteurs polaires, qui volent à des altitudes beaucoup plus basses (environ 435 milles, ou 700 kilomètres, au-dessus de la surface de la Terre).

Les instruments satellitaires en orbite polaire exploités par la NASA et pertinents pour la surveillance et la gestion des incendies sont décrits ci-dessous. En outre, d'autres satellites utilisés pour la prévision des incendies et l'évaluation des risques comprennent Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), Mission mondiale de mesure des précipitations (GPM) et satellites Soil Moisture Active Passive ou (SMAP).

Finalement, la cartographie des zones brûlées exploite les données de Landsat et du satellite Sentinel-2 de l'Agence spatiale européenne, ainsi que les instruments du spectromètre imageur à résolution modérée (MODIS) et de la suite de radiomètres d'imagerie infrarouge visible (VIIRS). L'évaluation après incendie des dommages causés aux systèmes humains et naturels est un élément clé pour comprendre le potentiel de coulées de débris et de glissements de terrain, ainsi que l'influence de l'évolution de la fréquence et de la gravité des incendies de forêt.

Instrument ASTER

L'instrument ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) vole à bord du satellite Terra de la NASA. Avec ses bandes spectrales allant du visible à l'infrarouge thermique et sa haute résolution spatiale d'environ 50 à 300 pieds (15 à 90 mètres), ASTER images la Terre pour cartographier et surveiller l'évolution de la surface de notre planète. La large couverture spectrale d'ASTER fournit aux scientifiques de nombreuses disciplines des informations essentielles pour la cartographie de surface et la surveillance des conditions dynamiques et des changements temporels. Les images composites ASTER en fausses couleurs sont créées à l'aide de proche infrarouge, et les longueurs d'onde infrarouges thermiques, chacun faisant des caractéristiques différentes telles que la fumée, feux actifs et surfaces au sol, ressortir. L'équipe scientifique américaine d'ASTER est située au JPL.

Instrument AIRS

Les données de l'instrument AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) construit et géré par le JPL sur le vaisseau spatial Aqua de la NASA donnent un aperçu des concentrations et du transport mondial de la pollution au monoxyde de carbone provenant des incendies. Diverses bandes d'imagerie AIRS peuvent être combinées pour fournir une image composite en fausses couleurs pour montrer les concentrations et les températures de monoxyde de carbone. Les concentrations les plus élevées de monoxyde de carbone sont indiquées en jaune et en rouge dans les images AIRS.

AIRS est sensible au monoxyde de carbone dans la moyenne troposphère à des hauteurs comprises entre 1,2 et 6,2 miles (2 et 10 kilomètres), avec une sensibilité maximale à une altitude d'environ 3,1 miles (5 kilomètres). Les vents forts à ces altitudes sont propices au transport à longue distance de la pollution soulevée par la chaleur des incendies violents.

Instrument MISR

L'instrument MISR (Multi-angle Imaging SpectroRadiometer) construit et géré par le JPL à bord du satellite Terra de la NASA fournit également des informations uniques sur les caractéristiques du panache de fumée des incendies de forêt. les neuf caméras de MISR, chacun regardant la Terre sous un angle différent, sont utilisés pour déterminer les hauteurs des panaches de fumée au-dessus de la surface de la même manière que nos deux yeux, pointant dans des directions légèrement différentes, nous donne une perception de la profondeur. La hauteur du panache est un paramètre important qui détermine la distance parcourue par les particules de fumée dans l'atmosphère; l'injection des particules à des altitudes plus élevées a généralement un impact sur la qualité de l'air plus loin de la source. La stratégie d'observation multi-angulaire de MISR permet également d'estimer les concentrations des particules de fumée en suspension dans l'air. L'inhalation de ces particules augmente le risque de maladies cardiovasculaires et respiratoires.

Instrument CALIOP

L'instrument Cloud-Aerosol Lidar avec polarisation orthogonale (CALIOP), qui vole sur le satellite Cloud-Aerosol Lidar et Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO), fournit des informations sur la hauteur d'injection du panache de fumée et la distribution verticale des aérosols dans l'atmosphère. Ces données lidar sont uniques dans leur capacité à détecter des couches de fumée optiquement minces à une résolution verticale fine, et CALIOP est capable de visualiser de vastes panaches de fumée qui n'ont pas de limites claires. Lorsqu'il est associé à des modèles, cet instrument est capable de fournir de nouvelles informations, comme l'attribution d'un fleuve de fumée à de nombreux incendies et l'évolution de la hauteur d'injection des panaches de fumée sur une journée, qui a des implications pour le climat (transport de carbone noir et dépôt sur la neige et la glace, changement d'albédo), la qualité de l'air et la santé humaine.

Instrument MODIS

L'instrument MODIS vole à bord de deux satellites de la NASA :Terra et Aqua. MODIS fournit des images visibles diurnes et des images infrarouges nocturnes.

Dans les images, des zones ou des points chauds en combustion active, tel que détecté par les bandes thermiques de MODIS, sont encadrés en rouge. Chaque point chaud est une zone où les détecteurs thermiques de l'instrument MODIS ont reconnu des températures supérieures au bruit de fond. De tels points chauds sont diagnostiques pour détecter un incendie qu'ils soient ou non accompagnés de panaches de fumée.

Les images MODIS peuvent également être en fausses couleurs pour montrer l'étendue des zones brûlées, la couleur rouge brique dans les images en fausses couleurs.

Instrument MOPITT

L'instrument de mesure de la pollution dans la troposphère (MOPITT) du satellite Terra de la NASA met l'accent sur la distribution, transport, sources et puits de monoxyde de carbone dans la troposphère. Monoxyde de carbone, qui est expulsé des usines, voitures et feux de forêt, entrave la capacité naturelle de l'atmosphère à se débarrasser des polluants nocifs.

Instrument VIIRS

Le VIIRS du satellite Suomi NPP de la NASA-NOAA a fourni des images diurnes et nocturnes des incendies de forêt. VIIRS est la sœur cadette de MODIS et fournit des images à résolution spatiale plus fine (1, 230 pieds ou 375 mètres). L'imagerie diurne montre à la fois l'étendue de la fumée et les signatures thermiques des incendies.

Aussi, la "bande jour/nuit" VIIRS donne un aperçu de la chaleur des incendies la nuit. Il détecte la lumière dans une gamme de longueurs d'onde allant du vert au proche infrarouge et utilise des techniques de filtrage pour observer des signaux tels que les lumières de la ville, aurores et feux de forêt.

Avion

La NASA dispose d'une flotte d'avions de recherche équipés des dernières technologies de capteurs pouvant être utilisées pour les observations de la Terre. l'avion ER-2 de la NASA, basé à Armstrong Flight Research Center (AFRC) à Palmdale, Californie, vole jusqu'à 70, 000 pieds (21, 300 mètres), presque deux fois plus élevé qu'un avion de ligne commercial, et est utilisé pour des missions de recherche scientifique dans une grande partie du monde. En décembre 2017, l'avion a survolé localement des incendies de forêt en Californie, tester les premières versions d'instruments scientifiques qui pourraient un jour être lancés dans l'espace à bord d'un satellite pour observer notre planète Terre.

Instrument AVIRIS

Lors des vols d'essais techniques de décembre, l'ER-2 transportait un spectromètre construit par le JPL appelé Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS-classic). AVIRIS est un instrument moderne doté d'un vaste héritage qui a démontré sa capacité à estimer les types de combustibles végétaux (par exemple, espèces végétales et densités) et l'état du combustible (vivant vs mort, ainsi que le taux d'humidité). Parce qu'il fournit la signature spectrale complète du paysage qu'il image, couvrant le visible à l'infrarouge à ondes courtes, il peut fournir une « empreinte » spectrale totale de sa zone d'imagerie et peut être utilisé pour estimer la température du feu.

HyTES et MASTER

Le spectromètre d'émission thermique hyperspectral (HyTES) et le simulateur aéroporté MODIS/ASTER (MASTER) sont tous deux des instruments aéroportés qui volent sur des aéronefs différents. HyTES est un nouveau spectromètre imageur aéroporté développé par JPL. L'objectif global du projet HyTES est de fournir des données précurseurs de l'infrarouge thermique (température) à haute résolution spectrale et spatiale. Les produits générés fournissent la température, émissivité et détection de gaz. HyTES peut être utilisé pour détecter et caractériser efficacement les structures spatiales de panaches individuels de méthane, sulfure d'hydrogène, ammoniac, dioxyde d'azote et dioxyde de soufre. L'instrument aéroporté MASTER collecte des ensembles de données terrestres de type ASTER et MODIS pour valider les données des instruments satellitaires ASTER et MODIS.

Radar à synthèse d'ouverture de véhicule aérien inhabité (UAVSAR)

L'UAVSAR construit et géré par le JPL est un instrument radar entièrement polarimétrique fonctionnant dans la partie micro-ondes du spectre électromagnétique. C'est un capteur actif, envoyer des impulsions électromagnétiques polarisées qui interagissent avec la couverture du sol de manière complexe mais quantifiable, permettant de caractériser les changements de la surface de la Terre à travers les nuages, fumée et poussière. L'UAVSAR a été utilisé pour estimer le combustible d'incendie et cartographier les cicatrices d'incendie, avec un succès particulier dans certains types de couvert végétal, comme chaparral. Les changements associés à ces incendies sont détectables par UAVSAR depuis plusieurs années, permettant de surveiller la reprise de la végétation à long terme après un incendie. UAVSAR est un banc d'essai aéroporté pour l'instrument orbital NISAR, une mission conjointe avec l'Organisation indienne de recherche spatiale, dont le lancement est prévu en 2021.

Station spatiale internationale

Les astronautes à bord de la Station spatiale internationale ont un point de vue unique et fournissent des images caméra et vidéo des incendies de forêt et du transport de fumée pendant qu'ils orbitent autour de la Terre. Ces ensembles de données de l'ISS contribuent également à la bibliothèque de surveillance et d'observations continues des incendies de forêt et d'autres phénomènes terrestres que les scientifiques et les gestionnaires des incendies utilisent quotidiennement ici sur Terre pour faire des découvertes efficaces et soutenir les processus décisionnels de gestion des incendies de forêt.

Tous ces systèmes satellitaires et aéroportés, combinés dans un réseau de capteurs, nous donner une meilleure compréhension du rôle et de l'étendue des feux de forêt sur notre planète.

La NASA gère la page Web de la NASA Fire and Smoke, où de nombreux produits sont publiés avec des mises à jour sur divers incidents dans le monde.