NASA:s satellitinstrument är ofta de första som upptäcker bränder som brinner i avlägsna regioner, och platserna för nya bränder skickas direkt till markförvaltare över hela världen inom några timmar efter satellitövergången. Tillsammans, NASA -instrument, inklusive ett nummer byggt och förvaltat av NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, upptäcka aktivt brinnande bränder, spåra transport av rök från bränder, ge information för brandhantering, och kartlägga omfattningen av förändringar av ekosystem, baserat på omfattningen och svårighetsgraden av brännskador.

NASA har en flotta av jordobservationsinstrument, varav många bidrar till vår förståelse av eld i jordsystemet. Satelliter i omloppsbana runt polerna ger observationer av hela planeten flera gånger om dagen, Satelliter i en geostationär bana ger grovupplösta bilder av bränder, rök och moln var fem till var 15:e minut.

"NASA:s satellit, luft- och fältforskning fångar den fulla effekten av bränder i jordsystemet, från snabb upptäckt av aktivt brinnande bränder, transport av rök och förändringar i ekosystem under dagarna till årtionden efter brand, "sa Doug Morton, en forskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Dela data med partners

Mycket av fjärranalysdata som NASA samlar in om skogsbränder sätts snabbt i gång för att hjälpa katastrofinsatser runt om i världen. NASA Earth Science Disasters Program stöder denna applikationsvetenskap och mobiliserar för globala intensiva riskhändelser som spänner över en rad naturliga faror - inte bara skogsbränder utan jordbävningar, tsunamier, översvämningar, jordskred, strängt väder, vinterstormar, tropiska cykloner och vulkaner. Under de senaste två åren har NASAs katastrofprogram har ökat för att bygga infrastruktur och fortsätta att skapa nya relationer mellan internationella, regionala och lokala naturkatastrofer och andra jordobserverande rymdorganisationer runt om i världen.

Satelliter och instrument

NASA har två olika typer av satellitsystem för att spåra skogsbränder:polära orbitrar och geostationära plattformar. Polära omloppsbanor som NASA:s Terra- och Aqua-satelliter och NASA-NOAA:s Suomi NPP-satellit ger detaljerad bild av bränder och rök globalt upp till två gånger om dagen.

I kontrast, geostationära satelliter som GOES (som drivs av NOAA men designades och byggdes av NASA) kretsar kring jorden i ett ekvatorialplan med en 24-timmarsperiod, samma hastighet som jorden roterar, och därför förblir de på en bestämd longitud ovanför ekvatorn. Detta gör det möjligt för de geostationära satelliterna att tillhandahålla frekvent (fem minuter) upprepad avbildning av en del av jordklotet; dock, de har vanligtvis grövre rumslig upplösning än de polära orbitrarna, som flyger på mycket lägre höjder (cirka 435 mil, eller 700 kilometer, över jordens yta).

De NASA-drivna satellitinstrument för polarbana som är relevanta för brandövervakning och hantering beskrivs nedan. Dessutom, andra satelliter som används för brandprognoser och riskbedömning inkluderar Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), Global Precipitation Measurement mission (GPM) och Soil Moisture Active Passive eller (SMAP) satelliter.

Till sist, bränd områdeskartläggning utnyttjar data från Landsat och European Space Agency's Sentinel-2 satellit, tillsammans med Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS) och Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) instrument. Efter brandbedömning av skador på mänskliga och naturliga system är en viktig del för att förstå potentialen för skräpflöden och jordskred, liksom påverkan av förändrad frekvens och svårighetsgrad av bränder.

ASTER -instrument

Det avancerade instrumentet Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) flyger ombord på NASA:s Terra -satellit. Med sina spektralband från det synliga till det termiska infraröda våglängderegionen och dess höga rumsliga upplösning på cirka 50 till 300 fot (15 till 90 meter), ASTER -bilder Jorden för att kartlägga och övervaka den förändrade ytan på vår planet. ASTERs breda spektraltäckning ger forskare inom ett flertal discipliner kritisk information för ytmappning och övervakning av dynamiska förhållanden och tidsförändringar. ASTER-sammansatta bilder i falsk färg skapas med synliga, nära infraröd, och termiska infraröda våglängder, var och en gör olika funktioner som rök, aktiva bränder och markytor, stå ut. ASTER:s amerikanska vetenskapsteam finns på JPL.

AIRS -instrument

Data från det JPL-byggda och hanterade Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) -instrumentet på NASA:s rymdfarkoster Aqua ger en titt på koncentrationer och global transport av kolmonoxidförorening från bränder som brinner. Olika band av AIRS-bilder kan kombineras för att ge en falsk färgkompositbild för att visa kolmonoxidkoncentrationer och temperaturer. De högsta halterna av kolmonoxid visas i gula och röda i AIRS -bilder.

AIRS är känsligt för kolmonoxid i mitten av troposfären i höjder mellan 1,2 och 6,2 miles (2 och 10 kilometer), med en toppkänslighet på en höjd av cirka 5 kilometer. Starka vindar på dessa höjder bidrar till långtransport av föroreningar som lyfts av värme från starka bränder.

MISR -instrument

Det JPL-byggda och hanterade Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR) -instrumentet ombord på NASA:s Terra-satellit ger också unik information om brandrökrökens egenskaper. MISR:s nio kameror, varje tittar på jorden i en annan vinkel, används för att bestämma höjderna på rökplommor ovanför ytan på ungefär samma sätt som våra två ögon, pekar åt lite olika håll, ge oss djupuppfattning. Plymhöjd är en viktig parameter som styr hur långt rökpartiklarna rör sig i atmosfären; injektion av partiklarna till högre höjder påverkar i allmänhet luftkvaliteten längre bort från källan. MISR:s flervinkliga observationsstrategi möjliggör också uppskattning av koncentrationerna av luftburna rökpartiklar. Inandning av dessa partiklar ökar risken för hjärt- och andningssjukdomar.

CALIOP Instrument

Cloud-Aerosol Lidar med ortogonal polarisering (CALIOP) instrument, som flyger på Cloud-Aerosol Lidar och Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) satellit, ger information om rökinjektionshöjden och den vertikala fördelningen av aerosoler genom atmosfären. Dessa lidardata är unika i sin förmåga att upptäcka optiskt tunna rökskikt med en fin vertikal upplösning, och CALIOP kan se omfattande rökrök som inte har tydliga gränser. I kombination med modeller, detta instrument kan ge ny information, såsom tillskrivningen av en flod av rök till många bränder och utvecklingen av rök-plyminsprutningshöjd över en dag, som har konsekvenser för klimatet (svart koltransport och deponering på snö och is, albedo -förändring), luftkvalitet och människors hälsa.

MODIS -instrument

MODIS -instrumentet flyger ombord på två NASA -satelliter:Terra och Aqua. MODIS tillhandahåller synliga bilder på dagtid och infrarött nattetid.

I bilderna, aktivt brinnande områden eller hot spots, som detekteras av MODIS termiska band, är markerade med rött. Varje hot spot är ett område där de termiska detektorerna på MODIS -instrumentet känner igen temperaturer högre än bakgrunden. Sådana hotspots är diagnostiska för att upptäcka brand oavsett om de åtföljs av rökrök eller inte.

MODIS-bilder kan också vara falskfärgade för att visa omfattningen av brända områden, tegelfärgen i falskfärgade bilder.

MOPITT -instrument

Det specifika fokuset för NASA Terra -satellitens Measurement of Pollution in the Troposphere (MOPITT) -instrument ligger på distributionen, transport, källor och sänkor av kolmonoxid i troposfären. Kolmonoxid, som utvisas från fabriker, bilar och skogsbränder, hindrar atmosfärens naturliga förmåga att bli av med skadliga föroreningar.

VIIRS Instrument

NASA-NOAA:s Suomi NPP-satellit VIIRS har tillhandahållit dagtid och nattetid av skogsbränder. VIIRS är MODIS yngre syster och ger finare rumsliga upplösningsbilder (1, 230 fot eller 375 meter). Dagbilder visar både rökens omfattning och värmesignaturer från bränderna.

Också, VIIRS "dag/natt band" ger en titt på värmen från bränder på natten. Den detekterar ljus i en rad våglängder från grönt till nära infrarött och använder filtreringstekniker för att observera signaler som stadsljus, auroror och skogsbränder.

Flygplan

NASA har en flotta av forskningsflygplan som bär den senaste sensorteknologin som kan användas för jordobservationer. NASA:s ER-2-flygplan, baserat på Armstrong Flight Research Center (AFRC) i Palmdale, Kalifornien, flyger så högt som 70, 000 fot (21, 300 meter), nästan dubbelt så hög som ett kommersiellt flygplan, och används för vetenskapliga forskningsuppdrag över stora delar av världen. I december 2017, flygplanet flög lokalt över Kaliforniens skogsbrandsevenemang, testa tidiga versioner av vetenskapliga instrument som en dag kan skjutas upp i rymden ombord på en satellit för att observera vår hemplanet Jorden.

AVIRIS Instrument

Under de tekniska testflygningarna i december, ER-2 bar en JPL-byggd spektrometer som kallas Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS-classic). AVIRIS är ett modernt instrument med ett omfattande arv som har visat förmågan att uppskatta vegetationsbränsletyper (t.ex. vegetationsarter och densiteter) och bränsletillstånd (levande kontra döda, samt fuktstatus). Eftersom det ger hela spektralsignaturen för landskapet det avbildar, spänner över det synliga till kortvågiga infraröda, den kan ge ett totalt spektralt "fingeravtryck" av sitt avbildningsområde och kan användas för att uppskatta brandtemperaturen.

HYTES och MASTER

Hyperspectal Thermal Emission Spectrometer (HyTES) och MODIS/ASTER (MASTER) Airborne Simulator är båda luftburna instrument som flyger på olika flygplan. HyTES är en ny luftburet bildspektrometer utvecklad av JPL. Det övergripande målet för HyTES -projektet är att tillhandahålla föregångare med hög spektral och rumslig upplösning termisk infraröd (temperatur) data. Produkter som genereras ger temperatur, emissivitet och gasdetektering. HyTES kan användas för att effektivt upptäcka och karakterisera de rumsliga strukturerna hos enskilda metanpluggar, vätesulfid, ammoniak, kvävedioxid och svaveldioxid. Det luftburna MASTER-instrumentet samlar in ASTER-liknande och MODIS-liknande landdatauppsättningar för att validera ASTER- och MODIS-satellitinstrumentdata.

Obebodd syntetisk bländarradar från luftfartyg (UAVSAR)

Den JPL-byggda och hanterade UAVSAR är ett helt polarimetriskt radarinstrument som fungerar i mikrovågsdelen av det elektromagnetiska spektrumet. Det är en aktiv sensor, sänder ut polariserade elektromagnetiska pulser som interagerar med markskydd på komplexa men kvantifierbara sätt, möjliggör karakterisering av förändringar i jordens yta genom moln, rök och damm. UAVSAR har använts för att uppskatta brandbränsle och kartlägga brandärr, med särskild framgång i vissa typer av vegetationstäckning, som chaparral. Förändringarna i samband med dessa bränder kan upptäckas av UAVSAR i flera år, möjliggör övervakning av långsiktig återhämtning av vegetation efter en brand. UAVSAR är en luftburen testbädd för det orbitala NISAR -instrumentet, ett gemensamt uppdrag med Indian Space Research Organization, som förväntas lanseras 2021.

Internationell rymdstation

Astronauter ombord på den internationella rymdstationen har en unik utsiktspunkt och ger kamera- och videobilder av skogsvällar och röktransport medan de kretsar kring jorden. Dessa ISS -datauppsättningar bidrar också till biblioteket med kontinuerlig övervakning och observationer av skogsbränder och andra jordfenomen som forskare och brandförvaltare använder dagligen här på jorden för att göra effektiva upptäckter och stödja beslutsprocesser för skogsbränder.

Alla dessa satellit- och luftburna system, kombineras tillsammans i en sensorweb, ge oss en mycket bättre förståelse för skogsbrändernas roll och omfattning på vår planet.

NASA underhåller NASA Fire and Smoke -webbsidan, där många av produkterna publiceras med uppdateringar om olika incidenter runt om i världen.