GEDI: a peça que faltava para entender o comportamento das florestas



Um instrumento baseado em laser foi desenvolvido, há alguns anos, pela Estação Espacial Internacional, e será lançado no final de 2018. Ele irá fornecer uma exclusiva visão 3D, em alta resolução, das florestas da Terra, ajudando a preencher as informações que faltam sobre seu papel no ciclo do carbono.


O QUE É?

Chamado de GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation), o instrumento é um sistema laser de classe geodésica e será o primeiro a sondar sistematicamente as profundezas das florestas. O sistema é uma das duas propostas de instrumentos selecionados para o programa Earth Venture Instrument, da Nasa, e está sendo liderado pela Universidade de Maryland, nos EUA.


QUAIS AS VANTAGENS?

As medidas precisas do GEDI em relação à elevação da superfície, à altura e à estrutura vertical do dossel da floresta aumentam muito a capacidade humana de caracterizar importantes processos de carbono e de ciclagem de água, bem como a biodiversidade e o habitat. “Combinando o ICESat-2 com o GEDI, teremos uma nova visão do estado da biosfera em nosso planeta”, declarou Tom Neumann, cientista-assistente do projeto ICESat-2, na NASA. Os dados do GEDI sobre a estrutura da superfície também são de grande valor para a previsão do tempo, para o manejo florestal, para o monitoramento de geleiras e de blocos de neve e para a geração de modelos de elevação digital mais precisos.


Esse instrumento fornece exatamente o que faltava – a estrutura 3D – nos ativos observacionais da NASA, o que nos permite entender melhor de que modo a Terra se comporta como um sistema e também nos orienta em relação às ações que podemos tomar para sustentar recursos críticos. Para Ralph Dubayah, principal investigador do GEDI, da Universidade de Maryland, essa missão irá responder as perguntas sobre a biomassa de árvores em uma determinada região e sobre o impacto do desmatamento e reflorestamento na quantidade de dióxido de carbono na atmosfera. Ele também quantificará como o arranjo vertical de folhas e galhos em uma floresta afeta a qualidade do habitat e a biodiversidade.


QUAIS OS OBJETIVOS?

O objetivo científico do GEDI é caracterizar os efeitos da mudança do clima e do uso da Terra na estrutura e na dinâmica do ecossistema para permitir uma quantificação e compreensão radicalmente melhoradas do ciclo de carbono e da biodiversidade da Terra. Focado em florestas tropicais e temperadas, o GEDI usa o Lidar para fornecer as primeiras observações globais e de alta resolução da estrutura vertical da floresta. O instrumento aborda três questões científicas fundamentais:

  1. Qual é o balanço de carbono acima do solo da superfície terrestre?

  2. Qual será o papel da superfície terrestre na mitigação do dióxido de carbono atmosférico nas próximas décadas?

  3. Como a estrutura do ecossistema afeta a qualidade do habitat e a biodiversidade?

Responder a essas perguntas é fundamental para entender o futuro caminho da mudança climática global e da biodiversidade da Terra. Embora esteja bem estabelecido que as árvores absorvem carbono e o armazenam a longo prazo, os cientistas ainda não quantificaram exatamente quanto carbono está contido nas florestas. Por conta disso, não é possível determinar quanto carbono seria liberado se uma floresta fosse destruída, nem como as emissões poderiam ser combatidas com o plantio de novas árvores.


COMO IRÁ FUNCIONAR?

Os lasers iluminarão a superfície com breves pulsos de luz, que são otimizados para passar pelo dossel de florestas – mesmo as mais densas – sem causar danos. Além disso, esses lasers são seguros para os olhos. A equipe estima que o instrumento enviará 16 bilhões de pulsos em um ano. Uma pequena fração de cada pulso (pulso de retorno) é refletida de volta para um detector no instrumento em órbita. O tempo necessário para concluir esta viagem de ida e volta é medido com precisão e convertido em uma distância. Além disso, os materiais que um pulso encontra ao longo do caminho modificam ligeiramente o sinal, resultando em uma impressão digital ou perfil vertical diferente quando um pulso interage com copas de árvores frondosas, com galhos e troncos lenhosos ou com o solo. Estas impressões digitais fornecerão detalhes suficientes para medir a altura das árvores e para saber onde começam suas copas, isso com uma precisão de, aproximadamente, um metro.


Com essas informações, os cientistas serão capazes de estimar a quantidade de biomassa que as árvores contêm e, consequentemente, quanto de carbono estão armazenando.


AVANÇOS

Combinando essas descobertas com mapas espacialmente abrangentes de outros satélites, mostrando onde o desenvolvimento e o desmatamento estão ocorrendo, ou com estudos que revelam a composição das florestas, os cientistas terão um conjunto poderoso de ferramentas para abordar questões sobre uso da terra, diversidade de habitat e efeitos climáticos. Os pesquisadores poderão relacionar, por exemplo, a arquitetura da floresta com a qualidade do habitat e a biodiversidade de certas aves. Eles também poderão estimar a idade das árvores em florestas específicas. O objetivo final, segundo Dubayah, é monitorar essas e outras mudanças nas florestas ao longo do tempo.


O GEDI será instalado na Estação Espacial Internacional, no final de 2018, e deverá produzir cerca de 15 bilhões de observações sem nuvens durante sua missão nominal de 24 meses.