Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã phóng sứ mệnh Earth Explorer thứ bảy của mình, Biomass, trên một tên lửa Vega-C từ Kourou, Guiana thuộc Pháp, đánh dấu một khả năng biến đổi để "cân" các khu rừng trên thế giới với độ chính xác chưa từng có. Được trang bị radar khẩu độ tổng hợp triển khai 12 m hoạt động trong P-band (bước sóng ~70 cm), Biomass sẽ bay ở độ cao khoảng 666 km, lập bản đồ các khu rừng 15–16 lần mỗi ngày trong suốt sứ mệnh kéo dài năm năm. Bằng cách đó, nó giải quyết những bất định lâu dài lên đến 50% trong ước tính sinh khối toàn cầu và lưu trữ carbon bằng cách trực tiếp cảm nhận thân và cành cây gỗ dưới tán cây.
1. Công Nghệ Đằng Sau Biomass
Radar P-Band: Một Đột Phá Trong Viễn Thám
Đổi mới cốt lõi của vệ tinh Biomass nằm ở việc sử dụng radar P-band, một công nghệ chưa từng được triển khai trong không gian trước đây. Radar P-band hoạt động ở bước sóng khoảng 70 cm, dài hơn so với các bước sóng được sử dụng bởi các hệ thống radar trước đó. Bước sóng dài hơn này cho phép sóng radar xuyên qua thảm thực vật dày đặc và tiếp cận thân và cành cây, nơi lưu trữ phần lớn carbon.
Hệ thống radar được bổ sung bởi một ăng-ten triển khai lớn 12 mét, được phát triển bởi Airbus UK và Đại học Sheffield. Ăng-ten này rất cần thiết để đạt được các phép đo độ phân giải cao cần thiết để đánh giá chính xác sinh khối rừng. Sự kết hợp giữa radar P-band và ăng-ten lớn cho phép Biomass thu thập dữ liệu với độ phân giải không gian từ 50 đến 100 mét, cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc rừng và phân bố sinh khối.
Thiết Kế Sứ Mệnh và Quỹ Đạo
Biomass được thiết kế để hoạt động trong quỹ đạo đồng bộ mặt trời ở độ cao khoảng 666 km. Quỹ đạo này cho phép vệ tinh duy trì điều kiện ánh sáng nhất quán cho các quan sát của nó, điều này rất quan trọng để thu thập dữ liệu chính xác. Trong suốt sứ mệnh kéo dài năm năm, Biomass sẽ hoàn thành nhiều lần bay qua mỗi khu vực rừng, đảm bảo độ phủ toàn diện và khả năng giám sát các thay đổi theo thời gian.
Quỹ đạo và thiết kế của vệ tinh cũng cho phép nó quay lại các khu vực thường xuyên, cung cấp dữ liệu gần như thời gian thực về sinh khối rừng. Khả năng này đặc biệt có giá trị để giám sát các hệ sinh thái rừng động và phát hiện những thay đổi do các yếu tố như phá rừng, suy thoái và tái sinh.
2. Lập Bản Đồ Rừng Trái Đất: Sản Phẩm Dữ Liệu và Ứng Dụng
Bản Đồ Mật Độ Sinh Khối Toàn Cầu
Một trong những sản phẩm chính của sứ mệnh Biomass là tạo ra các bản đồ mật độ sinh khối toàn cầu. Những bản đồ này cung cấp thông tin chi tiết về sự phân bố sinh khối trên các loại rừng và khu vực khác nhau. Bằng cách phân tích những bản đồ này, các nhà khoa học có thể ước tính lượng carbon lưu trữ trong rừng và đánh giá sự thay đổi của lưu trữ carbon này theo thời gian.
Dữ liệu độ phân giải cao được thu thập bởi Biomass cho phép tạo ra các bản đồ với độ phân giải không gian từ 50 đến 100 mét. Mức độ chi tiết này chưa từng có và cung cấp một đại diện chính xác hơn về sinh khối rừng so với các bản đồ toàn cầu trước đây.
Phát Hiện và Giám Sát Thay Đổi
Ngoài việc lập bản đồ sinh khối, Biomass còn có khả năng phát hiện những thay đổi trong cấu trúc rừng và sinh khối theo thời gian. Bằng cách so sánh dữ liệu thu thập tại các thời điểm khác nhau, vệ tinh có thể xác định các khu vực mà sinh khối đã tăng hoặc giảm, chỉ ra những thay đổi tiềm năng trong sức khỏe rừng hoặc sử dụng đất.
Khả năng này đặc biệt quan trọng để giám sát các khu vực đang trải qua những thay đổi nhanh chóng do các yếu tố như khai thác gỗ, nông nghiệp hoặc các tác động tự nhiên. Khả năng phát hiện những thay đổi này kịp thời cho phép can thiệp kịp thời và ra quyết định thông minh trong quản lý rừng và các nỗ lực bảo tồn.
Hỗ trợ giảm thiểu biến đổi khí hậu
Dữ liệu chính xác về sinh khối rừng là cần thiết để hiểu vai trò của rừng trong chu trình carbon toàn cầu. Bằng cách cung cấp các phép đo chi tiết và đáng tin cậy, Biomass hỗ trợ các nỗ lực định lượng trữ lượng và dòng chảy carbon, điều này rất quan trọng cho các chiến lược giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Dữ liệu thu thập bởi Biomass có thể được sử dụng để thông báo các bảng kiểm kê khí nhà kính quốc gia và đóng góp vào các thỏa thuận khí hậu quốc tế. Bằng cách cải thiện độ chính xác của việc tính toán carbon, sứ mệnh này nâng cao khả năng theo dõi tiến độ hướng tới các mục tiêu khí hậu và xác định các khu vực cần nỗ lực bổ sung.
3. Ý nghĩa rộng hơn và triển vọng tương lai
Tiến bộ trong khoa học rừng
Sứ mệnh Biomass đại diện cho một bước tiến quan trọng trong khoa học rừng bằng cách cung cấp một công cụ mới để nghiên cứu cấu trúc và động lực của rừng. Dữ liệu chi tiết được thu thập bởi vệ tinh sẽ nâng cao hiểu biết của chúng ta về cách rừng phát triển, thay đổi và phản ứng với các yếu tố môi trường.
Kiến thức này rất quan trọng để phát triển các chiến lược bảo tồn hiệu quả và quản lý rừng bền vững. Bằng cách cải thiện hiểu biết của chúng ta về hệ sinh thái rừng, Biomass đóng góp vào nỗ lực bảo vệ đa dạng sinh học và duy trì các dịch vụ sinh thái mà rừng cung cấp.
Bổ sung cho các sứ mệnh quan sát Trái Đất khác
Biomass bổ sung cho các sứ mệnh quan sát Trái Đất khác bằng cách cung cấp dữ liệu độc đáo về sinh khối rừng. Trong khi các sứ mệnh như GEDI của NASA sử dụng công nghệ lidar để đo chiều cao tán cây, cách tiếp cận dựa trên radar của Biomass cho phép đánh giá sinh khối dưới tán cây.
Sự kết hợp dữ liệu từ các sứ mệnh khác nhau cung cấp một cái nhìn toàn diện hơn về cấu trúc và chức năng của rừng. Bằng cách tích hợp dữ liệu từ Biomass với các nguồn khác, các nhà khoa học có thể phát triển một hiểu biết hoàn chỉnh hơn về hệ sinh thái rừng và vai trò của chúng trong môi trường.
Tiềm năng mở rộng và ứng dụng
Thành công của sứ mệnh Biomass mở ra cánh cửa cho các ứng dụng tương lai của công nghệ radar P-band trong quan sát Trái Đất. Khả năng xuyên qua thảm thực vật dày đặc và cung cấp các phép đo chi tiết có tiềm năng ứng dụng vượt ra ngoài việc giám sát rừng.
Ví dụ, radar P-band có thể được sử dụng để nghiên cứu các hệ sinh thái khác, chẳng hạn như đất ngập nước và rừng ngập mặn, đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ carbon và đa dạng sinh học. Ngoài ra, công nghệ này có thể được áp dụng để giám sát các thay đổi trong sử dụng đất và phát hiện các hoạt động bất hợp pháp, chẳng hạn như khai thác gỗ trái phép hoặc chuyển đổi đất.
Một cột mốc trong quan sát Trái Đất
Việc phóng vệ tinh Biomass đánh dấu một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực quan sát Trái Đất. Bằng cách sử dụng công nghệ radar P-band tiên tiến, Biomass cung cấp những hiểu biết chưa từng có về cấu trúc và hàm lượng carbon của rừng trên toàn thế giới.
Dữ liệu thu thập bởi Biomass sẽ nâng cao hiểu biết của chúng ta về vai trò của rừng trong chu trình carbon toàn cầu và hỗ trợ các nỗ lực giảm thiểu biến đổi khí hậu. Thông qua các phép đo chi tiết và chính xác, sứ mệnh này đóng góp vào việc ra quyết định thông minh trong quản lý rừng, bảo tồn và chính sách khí hậu.
Khi sứ mệnh tiến triển, những hiểu biết thu được từ Biomass sẽ tiếp tục thông báo và định hình cách tiếp cận của chúng ta trong việc quản lý và bảo vệ rừng trên thế giới, đảm bảo vai trò quan trọng của chúng trong việc duy trì một hành tinh khỏe mạnh.
