NISAR wird Forschern dabei helfen zu erforschen, wie sich Veränderungen in den Wald- und Feuchtgebietsökosystemen der Erde auf den globalen Kohlenstoffkreislauf und den Klimawandel auswirken.
Nach dem Start Anfang 2024 wird die Radarsatellitenmission NISAR detaillierte Einblicke in zwei Arten von Ökosystemen – Wälder und Feuchtgebiete – bieten, die für die natürliche Regulierung der Treibhausgase in der Atmosphäre, die den globalen Klimawandel vorantreiben, von entscheidender Bedeutung sind.
NISAR ist eine gemeinsame Mission der NASA und der indischen Weltraumforschungsorganisation ISRO. Im Orbit scannen die hochentwickelten Radarsysteme fast alle Land- und Eisoberflächen der Erde zweimal alle 12 Tage. Die gesammelten Daten werden den Forschern helfen, zwei Schlüsselfunktionen beider Ökosystemtypen zu verstehen: die Bindung und Freisetzung von Kohlenstoff.
Wälder speichern Kohlenstoff im Holz ihrer Bäume; Feuchtgebiete speichern es in ihren organischen Bodenschichten. Eine Störung beider Systeme, ob allmählich oder plötzlich, kann die Freisetzung von Kohlendioxid und Methan in die Atmosphäre beschleunigen. Die Verfolgung dieser Landbedeckungsveränderungen auf globaler Ebene wird Forschern dabei helfen, die Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf zu untersuchen – die Prozesse, durch die sich Kohlenstoff zwischen Atmosphäre, Land, Ozean und Lebewesen bewegt.
„Die Radartechnologie auf NISAR wird es uns ermöglichen, eine umfassende Perspektive des Planeten in Raum und Zeit zu erhalten“, sagte Paul Rosen, der NISAR-Projektwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Es kann uns einen wirklich zuverlässigen Überblick darüber geben, wie sich Land und Eis der Erde genau verändern.“
Verfolgung der Abholzung
Forstwirtschaft und andere Landnutzungsänderungen sind für etwa 11 % der vom Menschen verursachten Netto-Treibhausgasemissionen verantwortlich. Die Daten von NISAR werden unser Verständnis darüber verbessern, wie der Verlust von Wäldern auf der ganzen Welt den Kohlenstoffkreislauf beeinflusst und zur globalen Erwärmung beiträgt.
„Weltweit verstehen wir die Kohlenstoffquellen und -senken terrestrischer Ökosysteme, insbesondere der Wälder, nicht gut“, sagte Anup Das, Ökosystemwissenschaftler und Co-Leiter des ISRO NISAR-Wissenschaftsteams. „Wir gehen daher davon aus, dass NISAR einen großen Beitrag zur Bewältigung dieses Problems leisten wird, insbesondere in weniger dichten Wäldern, die anfälliger für Entwaldung und Schädigung sind.“
Das Signal des L-Band-Radars von NISAR durchdringt die Blätter und Zweige der Baumkronen und wird von den Baumstämmen und dem Boden darunter reflektiert. Durch die Analyse des zurückreflektierten Signals können Forscher die Dichte der Waldbedeckung auf einer Fläche von der Größe eines Fußballfeldes abschätzen. Mit aufeinanderfolgenden Orbitaldurchgängen wird es in der Lage sein zu verfolgen, ob ein Waldabschnitt im Laufe der Zeit durchforstet oder gerodet wurde.
Die Daten – die am frühen Morgen und am Abend und bei jedem Wetter erfasst werden – könnten auch Hinweise darauf geben, was die Veränderung verursacht hat, etwa durch Krankheit, menschliche Aktivitäten oder Feuer.
Dabei handelt es sich um wichtige Funktionen zur Untersuchung riesiger, oft wolkenverhangener Regenwälder, etwa im Kongo- und Amazonasbecken, die jedes Jahr Millionen Hektar Wald verlieren. Durch Feuer wird Kohlenstoff direkt in die Luft freigesetzt, während die Zerstörung der Wälder die Aufnahme von atmosphärischem Kohlendioxid verringert.
Die Daten könnten auch dazu beitragen, die Erfassung von Entwaldung und Waldschädigung sowie des Waldwachstums zu verbessern, da Länder, die auf Holzeinschlag angewiesen sind, versuchen, auf nachhaltigere Praktiken umzusteigen, sagte Josef Kellndorfer, Mitglied des NISAR-Wissenschaftsteams und Gründer von Earth Big Data LLC, ein Anbieter großer Datensätze und Analysetools für Forschung und Entscheidungsunterstützung. „Die Reduzierung der Entwaldung und der Waldschädigung ist ein einfacher Schritt, um einen wesentlichen Teil des globalen CO2-Emissionsproblems anzugehen“, fügte er hinzu.
Überwachung der Überschwemmung von Feuchtgebieten
Feuchtgebiete stellen ein weiteres Kohlenstoff-Rätsel dar: Sümpfe, Moore, Torfmoore, überschwemmte Wälder, Sümpfe und andere Feuchtgebiete enthalten 20 bis 30 % des Kohlenstoffs im Erdboden, obwohl sie nur 5 bis 8 % der Landoberfläche ausmachen.
Wenn Feuchtgebiete überschwemmt werden, verdauen Bakterien organische Stoffe (hauptsächlich abgestorbene Pflanzen) im Boden. Durch diesen natürlichen Prozess sind Feuchtgebiete die größte natürliche Quelle des starken Treibhausgases Methan auf dem Planeten, das an die Wasseroberfläche sprudelt und in die Atmosphäre gelangt. Wenn Feuchtgebiete austrocknen, wird der darin gespeicherte Kohlenstoff Sauerstoff ausgesetzt, wodurch Kohlendioxid freigesetzt wird.
„Das sind riesige Kohlenstoffspeicher, die in relativ kurzer Zeit freigesetzt werden können“, sagte Erika Podest, Mitglied des NISAR-Wissenschaftsteams und Forscherin für Kohlenstoffkreislauf und Ökosysteme am JPL.
Weniger gut verstanden ist, wie sich durch den Klimawandel veränderte Temperatur- und Niederschlagsmuster – zusammen mit menschlichen Aktivitäten wie Entwicklung und Landwirtschaft – auf das Ausmaß, die Häufigkeit und die Dauer von Überschwemmungen in Feuchtgebieten auswirken. NISAR wird in der Lage sein, Überschwemmungen zu überwachen, und durch wiederholte Durchgänge werden Forscher in der Lage sein, saisonale und jährliche Schwankungen der Überschwemmung von Feuchtgebieten sowie langfristige Trends zu verfolgen.
Durch die Verknüpfung der Feuchtgebietsbeobachtungen von NISAR mit separaten Daten zur Freisetzung von Treibhausgasen sollten Forscher Erkenntnisse gewinnen, die das Management von Feuchtgebietsökosystemen beeinflussen, sagte Bruce Chapman, Mitglied des NISAR-Wissenschaftsteams und JPL-Feuchtgebietsforscher. „Wir müssen darauf achten, unsere Auswirkungen auf Feuchtgebiete zu verringern, damit wir die Klimasituation nicht verschlechtern“, fügte er hinzu.
NISAR soll Anfang 2024 von Südindien aus starten. Zusätzlich zur Verfolgung von Ökosystemveränderungen werden Informationen über die Bewegung des Landes gesammelt und Forschern dabei geholfen, die Dynamik von Erdbeben, Vulkanausbrüchen, Erdrutschen sowie Senkungen und Hebungen (wenn die Oberfläche sinkt und steigt) zu verstehen. Es wird auch die Bewegungen und das Schmelzen von Gletschern und Meereis verfolgen.