أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) مهمتها السابعة لاستكشاف الأرض "بيوماس" على متن صاروخ فيغا-سي من كورو، غويانا الفرنسية، معلنة عن قدرة تحويلية لـ "وزن" غابات العالم بدقة غير مسبوقة. مجهزة برادار ذو فتحة اصطناعية قابلة للنشر بطول 12 مترًا يعمل في نطاق P (~70 سم طول الموجة)، ستدور بيوماس على ارتفاع حوالي 666 كم، مما يتيح لها رسم خرائط للغابات 15-16 مرة في اليوم على مدار مهمة تستمر خمس سنوات. وبذلك، تعالج الشكوك الطويلة الأمد التي تصل إلى 50% في تقديرات الكتلة الحيوية العالمية ومخزون الكربون من خلال استشعار الجذوع والفروع الخشبية مباشرة تحت المظلة.
1. التكنولوجيا وراء بيوماس
رادار نطاق P: اختراق في الاستشعار عن بعد
يكمن الابتكار الأساسي لقمر بيوماس في استخدامه لرادار نطاق P، وهي تقنية لم تُستخدم من قبل في الفضاء. يعمل رادار نطاق P بطول موجة يبلغ حوالي 70 سنتيمترًا، وهو أطول من الأطوال الموجية المستخدمة في أنظمة الرادار السابقة. يتيح هذا الطول الموجي الأطول لموجات الرادار اختراق الغطاء النباتي الكثيف والوصول إلى جذوع الأشجار والفروع، حيث يتم تخزين معظم الكربون.
يُكمل نظام الرادار هوائي كبير قابل للنشر بطول 12 مترًا، تم تطويره بواسطة إيرباص المملكة المتحدة وجامعة شيفيلد. هذا الهوائي ضروري لتحقيق القياسات عالية الدقة اللازمة لتقييم الكتلة الحيوية للغابات بدقة. يجمع بيوماس بين رادار نطاق P والهوائي الكبير لجمع البيانات بدقة مكانية تتراوح بين 50 إلى 100 متر، مما يوفر معلومات مفصلة عن هيكل الغابات وتوزيع الكتلة الحيوية.
تصميم المهمة والمدار
تم تصميم بيوماس للعمل في مدار متزامن مع الشمس على ارتفاع حوالي 666 كيلومترًا. يتيح هذا المدار للقمر الصناعي الحفاظ على ظروف إضاءة متسقة لملاحظاته، وهو أمر حاسم لجمع البيانات بدقة. على مدار مهمته التي تستمر خمس سنوات، سيكمل بيوماس عدة تمريرات فوق كل منطقة غابات، مما يضمن تغطية شاملة والقدرة على مراقبة التغيرات بمرور الوقت.
يسمح مدار وتصميم القمر الصناعي له بزيارة المناطق بشكل متكرر، مما يوفر بيانات شبه فورية عن الكتلة الحيوية للغابات. هذه القدرة ذات قيمة خاصة لمراقبة النظم البيئية للغابات الديناميكية واكتشاف التغيرات بسبب عوامل مثل إزالة الغابات، التدهور، والنمو المتجدد.
2. رسم خرائط غابات الأرض: منتجات البيانات والتطبيقات
خرائط كثافة الكتلة الحيوية العالمية
أحد المنتجات الرئيسية لمهمة بيوماس هو إنشاء خرائط كثافة الكتلة الحيوية العالمية. توفر هذه الخرائط معلومات مفصلة عن توزيع الكتلة الحيوية عبر أنواع الغابات والمناطق المختلفة. من خلال تحليل هذه الخرائط، يمكن للعلماء تقدير كمية الكربون المخزنة في الغابات وتقييم كيفية تغير هذا التخزين الكربوني بمرور الوقت.
تسمح البيانات عالية الدقة التي يجمعها بيوماس بإنشاء خرائط بدقة مكانية تتراوح بين 50 إلى 100 متر. هذا المستوى من التفاصيل غير مسبوق ويوفر تمثيلًا أكثر دقة للكتلة الحيوية للغابات مقارنة بالخرائط العالمية السابقة.
الكشف عن التغيرات والمراقبة
بالإضافة إلى رسم خرائط الكتلة الحيوية، فإن بيوماس قادر على اكتشاف التغيرات في هيكل الغابات والكتلة الحيوية بمرور الوقت. من خلال مقارنة البيانات التي تم جمعها في أوقات مختلفة، يمكن للقمر الصناعي تحديد المناطق التي زادت أو انخفضت فيها الكتلة الحيوية، مما يشير إلى تغييرات محتملة في صحة الغابات أو استخدام الأراضي.
تعتبر هذه القدرة مهمة بشكل خاص لمراقبة المناطق التي تشهد تغييرات سريعة بسبب عوامل مثل قطع الأشجار، الزراعة، أو الاضطرابات الطبيعية. يتيح اكتشاف هذه التغييرات بسرعة التدخلات في الوقت المناسب واتخاذ قرارات مستنيرة في جهود إدارة الغابات والحفاظ عليها.
دعم التخفيف من تغير المناخ
البيانات الدقيقة عن الكتلة الحيوية للغابات ضرورية لفهم دور الغابات في دورة الكربون العالمية. من خلال توفير قياسات مفصلة وموثوقة، يدعم Biomass الجهود المبذولة لتحديد مخزونات وتدفقات الكربون، وهي أمور حاسمة لاستراتيجيات التخفيف من تغير المناخ.
يمكن استخدام البيانات التي يجمعها Biomass لإعلام الجرد الوطني لغازات الدفيئة والمساهمة في الاتفاقيات المناخية الدولية. من خلال تحسين دقة حساب الكربون، تعزز المهمة القدرة على تتبع التقدم نحو الأهداف المناخية وتحديد المجالات التي تحتاج إلى جهود إضافية.
الآثار الأوسع وآفاق المستقبل
تعزيز علم الغابات
تمثل مهمة Biomass تقدمًا كبيرًا في علم الغابات من خلال توفير أداة جديدة لدراسة هيكل وديناميات الغابات. ستعزز البيانات التفصيلية التي يجمعها القمر الصناعي فهمنا لكيفية نمو الغابات وتغيرها واستجابتها للعوامل البيئية.
هذه المعرفة ضرورية لتطوير استراتيجيات حفظ فعالة وإدارة الغابات بشكل مستدام. من خلال تحسين فهمنا للنظم البيئية للغابات، يساهم Biomass في الجهود المبذولة لحماية التنوع البيولوجي والحفاظ على الخدمات البيئية التي توفرها الغابات.
مكمل لمهام مراقبة الأرض الأخرى
يكمل Biomass مهام مراقبة الأرض الأخرى من خلال توفير بيانات فريدة عن الكتلة الحيوية للغابات. بينما تستخدم مهام مثل GEDI التابعة لناسا تقنية الليدار لقياس ارتفاع المظلة، فإن نهج Biomass القائم على الرادار يسمح بتقييم الكتلة الحيوية تحت المظلة.
يوفر الجمع بين البيانات من مهام مختلفة رؤية أكثر شمولاً لهيكل ووظيفة الغابات. من خلال دمج البيانات من Biomass مع مصادر أخرى، يمكن للعلماء تطوير فهم أكثر اكتمالاً للنظم البيئية للغابات ودورها في البيئة.
الإمكانات للتوسع والتطبيق
يفتح نجاح مهمة Biomass الباب أمام تطبيقات مستقبلية لتكنولوجيا رادار P-band في مراقبة الأرض. إن القدرة على اختراق الغطاء النباتي الكثيف وتوفير قياسات مفصلة لديها تطبيقات محتملة تتجاوز مراقبة الغابات.
على سبيل المثال، يمكن استخدام رادار P-band لدراسة النظم البيئية الأخرى، مثل الأراضي الرطبة وأشجار المانغروف، التي تلعب أدوارًا مهمة في تخزين الكربون والتنوع البيولوجي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تطبيق التكنولوجيا لمراقبة التغيرات في استخدام الأراضي واكتشاف الأنشطة غير القانونية، مثل قطع الأشجار غير المصرح به أو تحويل الأراضي.
علامة فارقة في مراقبة الأرض
يمثل إطلاق قمر Biomass الصناعي علامة فارقة في مجال مراقبة الأرض. من خلال استخدام تقنية الرادار P-band المبتكرة، يوفر Biomass رؤى غير مسبوقة حول هيكل ومحتوى الكربون في الغابات في جميع أنحاء العالم.
ستعزز البيانات التي يجمعها Biomass فهمنا لدور الغابات في دورة الكربون العالمية وتدعم الجهود المبذولة للتخفيف من تغير المناخ. من خلال قياساته الدقيقة والمفصلة، تساهم المهمة في اتخاذ قرارات مستنيرة في إدارة الغابات والحفاظ عليها وسياسة المناخ.
مع تقدم المهمة، ستستمر الرؤى المكتسبة من Biomass في إعلام وتشكيل نهجنا في إدارة وحماية غابات العالم، مما يضمن دورها الحيوي في الحفاظ على كوكب صحي.
