Data z evropské družice SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) mohou být využita i k odhadu, kolik uhlíku je vázáno v lesích. Stačila jen jedna studie na to, aby se zlepšila naše pochopení toho, jak spolehlivý je tento ukazatel a jak nám dlouhodobé datové soubory z mise SMOS mohou pomoci monitorovat tento cenný zdroj. Lesy hrají klíčovou roli v globálním uhlíkovém cyklu. Stromy ve svých kmenech, větvích, kořenech i listech ukládají značná množství tohoto prvku. Ovšem změny klimatu a lidské aktivity mohou pozměnit schopnost lesů pohlcovat uhlík a meziroční změny těchto uhlíkových zásob jsou vysoce proměnlivé po celém světě jak v prostoru, tak i v čase. Právě proto je ke sledování této zásadní klimatické proměnné důležité mít k dispozici nepřetržité pozorování vývoje lesní biomasy po dlouhé období.

Studie publikovaná v letošním roce v časopise Earth System Science Data analyzovala metodu pro odhadování lesní biomasy v průběhu 15 let trvajícího období s využitím dat o optické hloubce vegetace z mise SMOS. Tato měření (anglickou zkratkou označovaná jako VOS) kvantifikují průsvitnost vrstvy vegetace, což slouží jako spolehlivý ukazatel nadzemní biomasy. Studie založená na pozorováních z let 2011 až 2025 zlepšila chápání, jak může být optická hloubka vegetace odvozená z dat mise SMOS použita k monitorování uhlíku vázaného v lesních ekosystémech.

Družice SMOS byla na oběžnou dráhu vynesena už v roce 2009. Jedná se o jednu z misí programu Earth Explorer, který tvoří vědeckou a výzkumnou část programu Earth Observation Programme agentury ESA. Družice nese jediný přístroj a tím je mikrovlnný snímkovací radiometr, který pracuje v mikrovlnné části spektra v pásmu L. Ačkoliv byla družice SMOS navržena k vytváření globálních map půdní vlhkosti a slanosti oceánů, překročila rámec svého původního vědeckého poslání a poskytla data pro další využití – například pro měření tenkého ledu plovoucího v polárních mořích s dostatečnou přesností pro předpovědi počasí a plánování tras lodí. Její schopnost měřit optickou hloubku vegetace, která se dá využít k lepšímu pochopení biomasy, byla objevena teprve před pár lety a je jedním z příkladů, jak tato mise přinesla mnohem více, než se od ní očekávalo.

Optická hloubka vegetace je měření průsvitnosti vrstvy vegetace – v tomto případě lesa. Úroveň průsvitnosti je určen množstvím biomasy, její strukturou a vodou obsaženou ve vegetační vrstvě. Jde o zásadní měření, které díky své citlivosti na nadzemní biomasu slouží také jako indikátor množství uloženého uhlíku. Studie se zabývala metodou používanou k analýze vztahu mezi lesní biomasou a měřeními optické hloubky vegetace. Matthias Drusch z ESA, hlavní vědec pro pevninská měření, poznamenal, že signál mikrovlnného záření z palubního přístroje družice SMOS slábl během přeletů nad vegetací:  „To nám říká něco o celkové hmotnosti: suchá biomasa plus obsah vody. Není to přímé, ale je to velmi užitečné.“

Klaus Scipal, manažer agentury ESA pro mise SMOS a Biomass vysvětlil, proč musela být metoda využívající optickou hloubku vegetace z družice SMOS analyzována pro lepší pochopení: „V průběhu časových sérií mise SMOS si můžete všimnout výrazných trendů – velkých such, povodní, či posunů ve vegetační struktuře. Ovšem jejich interpretace nemusí být vždycky jednoznačná a přímá. Jelikož signál obsahuje údaje jak o biomase, tak i vodě, musíme být opatrní při určování, co vlastně pozorujeme.“ Družicová pozorování z misí jako SMOS a Biomass sice umožňují analyzovat vlastnosti vegetace ve velkém měřítku, ale k ověření dat jsou rovněž zapotřebí průběžná pozemní referenční pozorování. Paul Vermunt, vědec z univerzity nizozemského regionu Twente, studuje lesní biomasu ze zemského povrchu, což je součást projektu Living Planet Fellowship financovaného Evropskou kosmickou agenturou. Dává důraz na to, jak moc jsou zapotřebí jak pozemní data, tak i dlouhodobé datové sady: „Potřebujete dlouhé časové série, ale také způsob, jak je interpretovat. Právě proto kombinujeme družicová měření s pozemními. Cílem je propojit to, co vidíme z oběžné dráhy, s tím, co se děje uvnitř lesů a dokonce i jednotlivých stromů.“

V dubnu tohoto roku byla vypuštěna evropská družice Biomass, která má také poskytovat data o biomase tvořící lesy. Podobně jako SMOS, disponuje Biomass radarem pro dálkový průzkum. Je však schopna detekovat rádiové frekvence na delších vlnových délkách než SMOS. Zatímco SMOS detekuje vlnové délky v pásmu L, které dokáží projít přes některé typy vegetace, mise Biomass detekuje delší vlnové délky v pásmu P. To jí umožňuje proniknout hlouběji do lesů a zaznamenat mnohem přesnější data o složení tamní biomasy, ale i o deformacích povrchu.  Matthias Drusch vysvětluje: „Biomass nám dává podrobná data o struktuře, především v tropických oblastech. Ovšem nepokrývá celý svět a chybí jí dlouhodobé záznamy. Pokud chceme mapy bez mezer, musíme kombinovat data z několika družic. A to je možné pouze tehdy, pokud porozumíme nejistotám každé z nich.“

Jeho slova doplňuje Klaus Scipal: „Biomass nabízí mnohem jemnější rozlišení než SMOS, takže nám pomáhá zazoomovat na strukturální detaily. Ovšem ke sledování dlouhodobých trendů pořád potřebujete SMOS. Společně nám tyhle mise řeknou víc než každá z nich sama o sobě.“ Důležité je také dodat, že data o nadzemní biomase odvozená z dat družice SMOS jsou konzistentní s daty o biomase z programu Climate Change Initiative Evropské kosmické agentury. Mise Biomass bude stavět na těchto znalostech a bude schopna v budoucnu poskytnout více detailů o zdraví pozemské organické hmoty. „SMOS nám umožnila podívat se na dlouhodobé trendy v globálním měřítku. A Biomass nyní zoomuje v prostorovém rozlišení specificky na strukturální změny v korunách,“ uzavřel Klaus Scipal.

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/10259802-2-eng-GB/SMOS_in_orbit.jpg
https://www.esa.int/…/12525273-4-eng-GB/SMOS_results_pillars.png
https://www.esa.int/…/26824116-1-eng-GB/Global_map_of_vegetation_optical_depth_2018.jpg
https://www.esa.int/…/Investigating_forest_biomass_on_ground_level.jpg