Un nouvel instrument laser de la NASA qui doit être lancé vers la Station spatiale internationale en décembre aidera les scientifiques à créer la première carte tridimensionnelle des forêts tempérées et tropicales du monde. L'enquête sur la dynamique globale des écosystèmes, ou GEDI, devrait être lancé sur la fusée Falcon 9 de SpaceX. De la gare, La technologie laser avancée de GEDI révélera la structure tridimensionnelle des écosystèmes forestiers du monde entier.GEDI prononcé "Jedi, " survolera à la fois le côté obscur et le côté lumineux de la Terre à 17, 150 milles à l'heure. Mesures de la hauteur du feuillage, branches, les arbres et les arbustes situés sous son chemin fourniront de nouvelles informations sur la manière dont les forêts stockent ou libèrent du carbone.

"Nous aimerions pouvoir comprendre quel est le rôle des forêts, " a déclaré le chercheur principal Ralph Dubayah de l'Université du Maryland, Parc du Collège. "Nous voulons savoir combien de carbone est stocké dans les arbres parce que si nous abattons ces arbres, c'est une source potentielle de dioxyde de carbone dans l'atmosphère."

La mission GEDI est conçue pour aider les chercheurs à localiser ces sources et réserves de carbone. Les scientifiques savent combien de carbone va dans l'atmosphère, mais sont beaucoup moins certains où et dans quelles quantités le carbone est absorbé, a expliqué Laura Duncanson, professeur assistant de recherche à l'Université du Maryland, Parc du Collège.

Les océans et les forêts de la Terre absorbent le carbone atmosphérique, mais les scientifiques veulent enquêter sur les forêts qui en consomment le plus, ou si ces forêts continueront à le faire à travers le temps. GEDI aidera à percer ce mystère en fournissant la première carte très détaillée des stocks de carbone forestier, déterminer avec précision où se trouvent les forêts les plus riches en carbone de la planète.

"Pour gérer efficacement les forêts en vue d'atténuer le changement climatique, nous devons savoir combien de carbone ils stockent et comment cela est distribué dans l'espace, et c'est ce que GEDI va nous donner, " a déclaré Duncanson. " Nous ne pouvons pas savoir combien de carbone est libéré dans l'atmosphère par la déforestation et la dégradation des forêts jusqu'à ce que nous sachions combien il y en a déjà; GEDI collectera de nouvelles données et remplira ce grand, déficit critique de connaissances sur le carbone."

Le Lidar contre-attaque

L'instrument lidar de GEDI envoie des impulsions laser vers la Terre, où ils pénètrent dans les forêts sous l'orbite de la station aux latitudes tempérées et tropicales. Les rayons laser ricochent sur la première chose qu'ils frappent, qui peut être une feuille au sommet d'un couvert dense, une branche saillante, ou le sol d'où émerge la forêt. L'énergie renvoyée au télescope GEDI de la Station spatiale internationale fournira une carte tridimensionnelle complexe de la canopée forestière.

"Nous pouvons envoyer une petite impulsion de lumière et elle descend, se reflète sur la surface, et revient, "Brian Blair, Scientifique des instruments GEDI au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland et chercheur principal adjoint, mentionné. "Nous pouvons voir et mesurer la hauteur de l'arbre et nous pouvons réellement voir à quel point le feuillage et les branches sont denses au fur et à mesure que nous descendons."

Quand on regarde quoi que ce soit, comme un bâtiment ou un arbre, ce que vous voyez est la lumière réfléchie par la surface. L'équipe GEDI reproduit cette fonction à l'aide d'un laser, qui est aussi fait de lumière. Cependant, GEDI est une longueur d'onde très spécifique qui permet aux scientifiques de filtrer tout autre type de lumière, Blair a expliqué.

"Nous fournissons simplement notre propre source de lumière, " dit-il. " Il se reflète sur toutes les feuilles, puis les branches, et finalement le sol."

Une carte 3D complète de la hauteur et de la structure de la canopée aide les scientifiques à déterminer la hauteur et la masse des arbres. Du tout, un arbre large stockera plus de carbone qu'un arbre court. Des arbres, une fois séché, sont composés d'environ 50 pour cent de carbone, qui serait rejetée dans l'atmosphère si un arbre était abattu et brûlé. Les forêts matures sont vitales pour maintenir le carbone stocké dans leurs troncs, mais jeune, les arbres à croissance rapide absorbent généralement le carbone atmosphérique à un taux beaucoup plus élevé.

"Nous voulons mesurer la quantité de carbone dans la forêt, qui est lié à la hauteur des arbres, à quel point ils sont grands, combien de branches il y a, combien de feuilles il y a, et quelle est la taille des racines, ", a déclaré Blair.

GEDI inonde une canopée dense d'impulsions de lumière laser qui rebondissent après avoir été en contact avec un objet. Le résultat final est une vue complète de la densité jusqu'au sol, Blair a expliqué. Le plus grand défi est d'avoir suffisamment de puissance laser et de sensibilité pour voir à travers les forêts tropicales, ce que GEDI fait bien. L'instrument peut bien fonctionner même dans les forêts les plus denses du monde, où moins de 1% de la lumière qui brille se rend jusqu'au sol.

En plus de la structure forestière, GEDI mesurera les modèles de différents environnements au sein des forêts tropicales et tempérées. Les données limitées des parcelles de terrain et du lidar aéroporté et spatial ont donné aux scientifiques une idée de la façon dont la structure de l'habitat varie à des endroits spécifiques, mais la technologie de pointe de GEDI comblera les informations manquantes autour de la Terre, dit Scott Goetz, chercheur principal adjoint et professeur à la Northern Arizona University.

« Nous pourrons renseigner des modèles de biodiversité, y compris les modèles de richesse des espèces et les exigences spécifiques en matière d'habitat des espèces menacées et en voie de disparition. » Goetz a déclaré. « Si nous sommes mieux en mesure de cartographier où ces habitats utilisent les données de structure de la canopée GEDI combinées à d'autres données satellitaires, cela contribuera à la conservation des espèces et des forêts abritant une grande biodiversité. »

GEDI devrait commencer sa mission scientifique de deux ans à bord de la station d'ici la fin de 2018. L'équipe scientifique de GEDI prévoit de traiter les informations entrantes et de les mettre à la disposition du public dans les six mois suivant le lancement.

La mission de 94 millions de dollars a été sélectionnée de manière compétitive en tant que mission Earth Venture-Instrument de la NASA en 2014. Dirigée par l'Université du Maryland en collaboration avec Goddard, GEDI a la résolution la plus élevée et l'échantillonnage le plus dense de tous les lidar mis en orbite.