NASA drog iväg ett vetenskapligt dubbelspel på Hawaii i vinter, med samma instrument och flygplan för att studera både vulkaner och korallrev. Förutom att hjälpa forskare förstå dessa två unika miljöer bättre, data kommer att användas för att utvärdera möjligheten att förbereda en potentiell framtida NASA -satellit som skulle övervaka ekosystemförändringar och naturfaror.

Fördelarna med att studera aktiva vulkaner från luften snarare än marken är uppenbara. Korallrev kanske inte erbjuder samma risker i ett nära möte som vulkaner gör, men det finns en annan god anledning att studera dem genom fjärranalys:de är prickade över tusentals kvadratkilometer över hela världen. Det är helt enkelt inte möjligt att undersöka ett så stort område från en båt. Så NASA har övervakat korallrev med satellit och flygplan i flera decennier. De senaste luftburna insatserna har använt sensorer som ger bättre rumslig och spektral upplösning än för närvarande tillgängliga från NASAs satellitsystem.

"Rev hotas av blekning på grund av stigande havsytemperaturer samt, till en viss grad, genom att öka försurningen av havsvattnet, "sa Woody Turner från NASA:s högkvarter i Washington, programforskaren för den senaste Hawaii -studien. "Dessutom, eftersom de är kustnära ekosystem, de utsätts också för sediment och annat avlopp som rinner offshore. Vi har ett brådskande behov av att få grepp om hur reven förändras. "

Under de senaste fyra åren har NASA har flugit en serie forskningsflygningar över Kalifornien, bär luftburna prototyper av instrument som förberedelse för ett eventuellt framtida satellituppdrag som kallas Hyperspectral Infrared Imager (HyspIRI), nu i den konceptuella designfasen. Golden State har många olika landskap för att testa instrumentens observationsförmåga, men inte korallrev eller vulkanutbrott. Vinterns HyspIRI -fältkampanj i Hawaii fyllde den luckan.

För att få det näst bästa i en satellits synvinkel, HyspIRI Hawaii använde ett ER-2-flygplan på hög höjd från NASA:s Armstrong Flight Research Center, Palmdale, Kalifornien. Under studien, flygplanet var baserat på Marine Corps Base Hawaii, på ön Oahu. Flyger vid ungefär 60, 000 fot (18, 000 meter) och därmed över det mesta av jordens atmosfär, ER-2 bar Airborne Visible and Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS), utvecklad av NASA:s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien, och MODIS-ASTER Airborne Simulator (MASTER), utvecklat av NASA:s Ames Research Center, Moffett Field, Kalifornien. AVIRIS är en bildspektrometer som observerar hela det reflekterade ljusspektrumet i de synliga och kortvågiga infraröda våglängderna. MASTER har flera observationskanaler i de termiska infraröda våglängderna. Tillsammans ger AVIRIS och MASTER samma kombination av spektralband som planeras för det framtida HyspIRI-uppdraget – och kraftfulla data för aktuell korallrevsforskning.

Sex korallrevrelaterade projekt med olika mål använder bilder som AVIRIS och MASTER samlade runt Hawaii-skärgården i januari till början av mars.

• Under huvudutredaren Steven Ackleson (U.S. Naval Research Laboratory, Washington), ett team undersökte hur korallrev och vattenkvalitet varierar, i både rum och tid, över det enorma avstånd som omfattas av Hawaiiöarna och 1, 200 mil lång (2, 000 kilometer lång) Papahanaumokuakea Marine National Monument norr om huvudöarna. Acklesons team använde de luftburna instrumenten och observationer i vattnet för att samla in data om revens tillstånd och vattenkvalitet och jämförde dem med data som samlats in från 2010 till 2014 med en annan hyperspektral bildapparat.
• För att studera revens svar på stress, Kyle Cavanaugh (UCLA) ledde en studie av sammansättningen av grunda rev (korall, alger och sand) och omfattningen av deras blekning. Teamet hoppas kunna avslöja de praktiska gränserna för det föreslagna HyspIRI -instrumentet för att observera dessa funktioner. Liksom Acklesons och de flesta av de andra utredarnas projekt, denna studie kombinerade luftburna bilder med havsmätningar.
• Heidi Dierssen (University of Connecticut) använde vattenspektrometrar tillsammans med de luftburna AVIRIS-bildspektrometerprodukterna för att titta på pigmentskillnader bland korallernas fotosyntetiska alger, känd som zooxanthellae. Ett mål är att bestämma i vilken grad skillnader i pigment – ​​som relaterar till olika typer av alger med olika biologiska egenskaper och svar på miljöförändringar – kan upptäckas från en luftburen plattform och i slutändan från rymden.
• För att avgöra hur förändringar i ett revs miljö - grumlighet, vattentemperatur, vattenskymning - kan påverka korallhälsan, och hur dessa miljöfaktorer i sig kan påverkas av förändrad markanvändning på öarna, Paul Haverkamp (med stöd av Cramer Fish Sciences, West Sacramento, Kalifornien) kommer att jämföra årets AVIRIS-data med observationer från AVIRIS-kampanjer som flögs mellan 2000 och 2007. Studien fokuserar på rev i Kaneohe Bay, Oahu, och Kealakekua Bay, Hawaii.
• Eric Hochberg (Bermuda Institute of Ocean Sciences) och hans team kommer att jämföra årets AVIRIS -mätningar med AVIRIS -data från 2000 för att studera hur mänskliga och klimatpåfrestningar kan påverka rev runt öarna. De kommer att kvantifiera revsammansättning och primärproduktivitet och korrelera dem med oceanografiska förhållanden, markanvändning och marktäcke på öarna, och lokala mänskliga hot för att undersöka hur revens tillstånd och förhållande till deras miljöer kan ha förändrats under de senaste 16 åren.
• ZhongPing Lee från University of Massachusetts, Boston, tog fältmätningar av rev samtidigt med HyspIRI -flygningarna, med ett speciellt system som exakt mäter spektrumet av färger i havsvatten, som ger viktig information om vad som finns i vattnet. Lee och hans team mätte formen på havsbotten, vattnets optiska egenskaper, och andra egenskaper att jämföra med samma mätningar som gjorts av AVIRIS.