Новое исследование НАСА, опубликованное сегодня в журнале Nature, показывает, что появление озеленения полога вызвано не биофизическими изменениями в лесах Амазонки, а комбинацией затенения в пологе и тем, как спутниковые датчики наблюдают за Амазонкой во время сухой сезон.
Исправляя этот артефакт в данных, Дуг Мортон из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд., и коллеги показывают, что леса Амазонки, по крайней мере, в больших масштабах, поддерживают довольно постоянную зелень и структуру кроны в течение всего засушливого сезона. Полученные результаты влияют на то, как ученые стремятся понять сезонные и межгодовые изменения в лесах Амазонки и других экосистемах.
«Ученые, которые используют спутниковые наблюдения для изучения изменений в растительности Земли, должны учитывать сезонные различия в углах солнечного освещения и спутниковых наблюдений», — сказал Мортон.
Изоляция очевидного механизма "зеленого" апгрейда
MODIS, или спектрорадиометр изображения среднего разрешения, датчики, которые летают на борту спутников НАСА Terra и Aqua, ежедневно проводят наблюдения над огромными просторами лесов Амазонки. Область, вероятно, покрыта зеленой растительностью, если датчики обнаруживают относительно небольшое количество красного света, в большом количестве поглощаемого растениями для фотосинтеза, но видят большое количество ближнего инфракрасного света, который в основном отражают растения. Ученые используют соотношение красного и ближнего инфракрасного света как меру "зелени" растительности."
Было выдвинуто множество гипотез, объясняющих, почему леса Амазонки кажутся более зелеными в данных MODIS по мере развития засушливого сезона. Возможно, молодые листья, которые, как известно, отражают больше света в ближнем инфракрасном диапазоне, заменят старые листья?
Или, возможно, деревья добавляют больше листьев, чтобы улавливать солнечный свет в сухой сезон, когда небо менее облачно.
Обеспокоенный отсутствием окончательных доказательств, объясняющих масштабы сглаживания, Мортон и его коллеги решили лучше охарактеризовать это явление. Они взяли данные спутниковых наблюдений от MODIS и NASA Ice Cloud and Land Elevation Satellite (ICESat), геофизической лазерной системы высотомера (GLAS), которая может обеспечить независимую проверку сезонных различий в структуре лесов Амазонки.
Затем команда использовала теоретическую модель, чтобы продемонстрировать, как изменения в структуре леса или свойствах отражательной способности имеют различные отпечатки в данных MODIS и GLAS. Только один из предполагаемых механизмов «зеленого» роста, изменение геометрии солнечного датчика, соответствовал спутниковым наблюдениям.
«Мы думаем, что раскрыли механизм появления сезонного озеленения лесов Амазонки — затенение внутри полога, которое изменяет количество ближнего инфракрасного света, наблюдаемого MODIS», — сказал Мортон.
Увидеть Амазонку в новом свете
В июне, когда солнце садится настолько низко и далеко на север, насколько возможно, тени много. К сентябрю, примерно во время равноденствия, леса Амазонки на экваторе освещаются прямо над головой.
На данный момент полог леса свободен от теней, имеет высокую отражающую способность в инфракрасном диапазоне и, следовательно, очень зеленый согласно некоторым спутниковым индексам растительности.
«В период равноденствия датчик MODIS делает« идеальное изображение »без теней», — сказал Мортон. "Изменения в тенях усиливаются в данных MODIS, потому что солнце находится прямо за датчиком в момент равноденствия.
Это сезонное изменение зелени MODIS не имеет ничего общего с тем, как меняются леса."
Фактически, учет изменяющейся геометрии между датчиком солнца и спутниковым датчиком рисует картину Амазонки, которая в целом не сильно меняется в сухой сезон.
«Необходима дополнительная работа, чтобы проверить эти результаты с помощью полевых измерений и изучить влияние засухи на скорректированные индексы растительности», — сказал Скотт Гетц, эколог из Исследовательского центра Вудс-Хоул в Вудс-Хоул, штат Массачусетс., кто не участвовал в исследовании природы. "Но прошлые интерпретации изменений производительности необходимо пересмотреть в свете этих новых результатов."
Заглядывая вперед, Мортон рассматривает результаты как напоминание и возможность для ученых, занимающихся дистанционным зондированием, более тесно сотрудничать с наземными исследователями экосистем.
«Масштабирование наших знаний о лесных покровах от измерений отдельных листьев до спутниковых наблюдений за всем бассейном Амазонки требует глубокого понимания как экологии лесов, так и науки дистанционного зондирования», — сказал Мортон. «Это междисциплинарное сотрудничество имеет решающее значение для улучшения нашего понимания закономерностей и процессов, вызывающих изменения в продуктивности растительности."