Livet på jorden är omöjligt utan fotosyntes. Det ger mat och syre till alla högre livsformer och spelar en viktig roll i klimatsystemet, reglerar upptaget av koldioxid (CO2) från jordens atmosfär och dess fixering i biomassa. Dock, kvantifiering av fotosyntes i ekosystem-till-global skala är fortfarande osäker.

Nu, ett internationellt team av forskare har tagit ett stort steg framåt. De använde data från NASA:s Orbiting Carbon Observatory 2 (OCO-2) för att kartlägga den så kallade solinducerade klorofyllfluorescensen (SIF) med en mycket högre rumslig upplösning än möjligt från något annat rymdinstrument. Den svaga men ändå detekterbara SIF-signalen framträder naturligt på löv som exponeras för solljus, när klorofyllmolekyler exciteras av absorberade fotoner, och är en proxy för växtfotosyntes. Dessa mätningar kommer att förbättra förståelsen av den globala kolcykeln, avslutar Ying Sun från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena och kollegor. De har publicerat sina resultat i tidskriften Vetenskap .

Den främsta styrkan med SIF-mätningarna från OCO-2 är deras mycket höga rumsliga upplösning. "Fram till lanseringen av OCO-2-satellituppdraget 2014, vi hade globala kartor över SIF, men vid grov rumslig upplösning, varje pixel omfattar ytor på cirka 50 x 50 kilometer i bästa fall, " säger Luis Guanter från GFZ. De nya uppgifterna, som validerades omfattande genom oberoende mätningar på marken, är mycket rikare. "De tillåter oss att undersöka relationer mellan SIF och brutto primärproduktion (GPP) - mängden kol som fixeras av växter genom fotosyntes - i skalor som aldrig tidigare utforskats."

Författarna fann att ett enda linjärt samband kan användas för att skala SIF till GPP över olika vegetationstyper som grödor, skogar och gräsmarker, vilket strider mot tidigare fynd som erhållits med lågupplösta data. Detta erbjuder ett spännande ämne för vidare forskning. "Exakt mätning av den solinducerade klorofyllfluorescensen, kommer från OCO-2 – men också från uppföljningsuppdrag som European Sentinel-5P, som kommer att lanseras den 13 oktober – gör det möjligt för forskare att kvantifiera bruttoprimärproduktionen och dess bidrag till den globala kolcykeln, säger Guanter.

"Med sådana förbättrade satellitdata, vi kan för första gången kombinera globala SIF-observationer med in-situ ekosystemskaladata för bruttoupptag av kol. Detta har stor potential att förbättra våra globala datadrivna uppskattningar av fotosyntes och andra flöden mellan land och atmosfär som är relevanta för jordsystemet", säger Martin Jung från MPI-BGC.