NASA卫星帮助科学家追踪路易斯安那州惊人的湿地损失

NASA卫星帮助科学家追踪路易斯安那州惊人的湿地损失在新的研究中，科学家们使用NASA/USGSLandsat卫星记录来跟踪1984年至2020年路易斯安那州的海岸线变化。其中一些湿地被上升的海水淹没；另一些则被石油和天然气基础设施以及飓风破坏。但损失的主要驱动力是沿海和河流工程，这可能会产生积极或消极的影响，这取决于它的实施方式。湿地是由河流和溪流携带的矿物沉积物和有机物的缓慢积累增殖而一厘米一厘米建立起来的，积累形成新的土壤，并对抗侵蚀、土地下沉和海平面上升。研究人员绘制了1984年至2020年路易斯安那州沿海地区的土地变化图。未能建立新土壤的盆地，如Terrebonne和Barataria，经历了最大的土地损失--超过180平方英里（466平方公里）。资料来源：Jensen等人，《地球物理研究》杂志。生物地理科学人类的干预和工程往往阻止或转移自然增生的沉积物的流动，以建立和补充湿地。例如，加固的堤坝和数千英里的运河以及开挖的河岸将许多湿地与密西西比河以及流经其三角洲状静脉和毛细血管状的溪流网络隔离开来。在少数情况下，工程项目增加了三角洲地区的泥沙，并产生了新的土地。通过用云计算的工具分析Landsat图像，研究人员开发了一个遥感模型，重点关注增生或缺乏增生，在研究期间如Terrebonne和Barataria未能建立新土壤的盆地，反而经历了最大的土地损失--超过180平方英里（466平方公里）。其他地区获得了土地，包括阿查法拉亚盆地的33.6平方英里（87平方公里）的新土地和密西西比河口被称为"鸟脚三角洲"的地区的43平方英里（112平方公里）。"路易斯安那州的海岸系统是高度工程化的，"主要作者、位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的博士后研究员DanielJensen说。"但是，在一些地方已经获得土地的事实表明，如果有足够的恢复努力来重新引入淡水供应和沉积物，我们可以在未来看到一些湿地的恢复。"路易斯安那州沿海土壤增生地图显示阿查法拉亚和"鸟脚三角洲"部分地区的土壤增生较高，密西西比河系统在洪水期沉积了富含矿物质的泥沙。资料来源：Jensen等人，《地球物理研究》杂志。生物地理科学了解湿地的枯萎和恢复是至关重要的，因为密西西比河三角洲和世界上许多三角洲一样，通过农业、渔业、旅游业和航运来推动当地和国家的经济发展。JPL的MarcSimard说："对于在世界各地的三角洲生活和耕作的3.5亿人来说，沿海湿地提供了食物链中的一个关键环节，"他是美国宇航局Delta-X任务的主要调查员和该论文的共同作者。在2016年以来的几次机载和实地考察中，Delta-X研究小组一直在研究地球上第七大的密西西比河三角洲，使用机载传感和实地测量水、植被和沉积物在海平面上升时的变化。Landsat的分析建立在这一空中任务的基础上。Delta-X是NASA地球风险亚轨道（EVS）计划的一部分，由位于弗吉尼亚州汉普顿的NASA兰利研究中心管理。Jensen及其同事的新模型是第一个利用卫星数据直接估计沿海湿地的土壤增生率的模型。通过与路易斯安那州海岸参考监测系统的地面增殖记录合作，科学家们能够估计出Landsat图像中水像素的矿物沉积物和陆地像素的有机物质的数量。研究人员说，他们的方法可以应用于路易斯安那州以外的地区，因为湿地的损失和恢复能力是一个全球现象。从大湖区到尼罗河三角洲，从亚马逊到西伯利亚，除了南极洲之外，各大洲都有湿地。而它们在大多数地方都在减少。根据美国宇航局研究人员共同撰写的一份国际分析报告，湿地最近被称为地球上一些"最脆弱、最受威胁、最有价值和最多样化"的生态系统。但他们也表示，新一代的空间工具，如合成孔径雷达，可以越来越多地为地面的保护政策提供信息。这是因为卫星支持对生态系统进行近乎连续的测绘，其规模和一致性在传统的调查和实地工作中几乎是不可能的。我们的湿地和沿海社区的未来与气候变化交织在一起，所以可持续管理是至关重要的。通过将分解的植物物质储存在土壤和根部，湿地起到了"蓝碳"汇的作用，防止一些温室气体（二氧化碳和甲烷）逃逸到大气中。当植被死亡、被淹没、无法再生长时，湿地就不能再将碳封存（埋藏）在土壤和植被中。按照目前路易斯安那州沿海地区的湿地损失率，碳埋藏量可能比2013年的估计下降了50%。Simard说："40%的人类人口生活在距离海岸100公里以内。至关重要的是，我们要了解保护这些土地和生活在那里的人们的生计的过程。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336141.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336141.htm

NASA-USGS Lansat项目已走过50个年头

NASA-USGSLansat项目已走过50个年头在1972年一个温暖的七月天，NASA发射了地球资源技术卫星--一个新的地球成像卫星。“ERTS”是后来NASA和美国地质调查局(USGS)的Landsat项目的第一颗卫星，这是一项雄心勃勃的努力，目标是从太空中记录整个地球。第一颗Landsat卫星相当成功，进而引发了一系列的卫星发射，这创造了从空间视角看地球表面的最长的连续记录。事实上，50年后的今天，它仍在继续增长。NASA戈达德太空飞行中心地球科学部荣誉主任JimIrons说道：“早期的Landsat卫星彻底改变了我们从太空观察地球的方式。”自开始以来，陆地卫星已经积累了超1000万张图像。这些图像也称为场景显示了当前土地和海岸的快照。然而当跟过去几年的图像配对时，它们也揭示了时间的变化。这包括冰川的慢慢消失和城市空间在景观上的蔓延。这些场景和时间序列在全球有广泛的有用的应用。生态学家用它们来确定森林砍伐的程度；水文学家用它们来跟踪河流的变化；农民和农业组织用它们来分析作物的健康。在Landsat的五十年间，有八颗不同的Landsat卫星在地球上运行。目前，有三颗卫星--Landsat7、8和9继续从太空收集全球观测数据。Landsat9是其中最新的一颗，于2021年秋天进入轨道。虽然Landsat9跟它的前辈有相似之处，但自该计划开始以来，Landsat卫星的设计已经发生了巨大变化。早期前两颗Landsat卫星能看到四个光谱带或光的波长：红色和绿色的可见光及两个近红外带。近红外线使卫星能将植被跟其他土地覆盖物区分开来并评估植物的健康状况，而可见光波段则将明亮的表面如雪、沙漠和云跟黑暗的表面如水区分开来。每个场景包括一个大约115英里的方形区域。从第一批陆地卫星传输到地球的数据被记录在磁带上，跟音乐磁带的基本技术相同--但大得多。在前三颗陆地卫星上飞行的笨重的宽带录像带记录器，每个都有1,800英尺的磁带，每个重达76磅。根据这些数据，科学家们生成并打印出了摄影图像。这些照片提供了一个地区的总体空间视角，但在计算机算法帮助科学家和资源管理人员更有效地识别它们所代表的土地覆盖类别之后数据的真正力量才得以体现。打印机吐出带有字母、数字和符号组合的纸质地图，其中每个字符代表一个土地覆盖类别如森林或耕地。Irons说道：“你可以拿出彩色铅笔或魔术笔，给不同的字符上色，每个字符都有自己的颜色。这将给你一个早期版本的彩色编码的土地覆盖图。”追溯到该计划的开始，戈达德一直是NASA的大地卫星之家。Irons曾担任Landsat7的副项目科学家和Landsat8的项目科学家，其帮助进一步塑造该计划并在卫星的发展中发挥了关键作用。在他为Landsat工作的43年中，他目睹了这些卫星成长为今天的样子。Irons称，80年代和90年代的Landsat数据对许多项目至关重要，如了解雨林中树木的损失程度。同样，Landsat9在戈达德的项目科学家ChrisNeigh使用时间序列来观察北方森林缓慢向北爬行的情况，因为这些树木在应对全球变暖时逐渐向极地移动。Neigh补充道，Landsat数据的悠久血统对这种研究...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1304447.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1304447.htm

由冰到铁：阿拉斯加"生锈"的河流与永久冻土融化效应

由冰到铁：阿拉斯加"生锈"的河流与永久冻土融化效应2023年7月23日大地遥感卫星9号上的陆地成像仪-2号拍摄的Tukpahlearik溪卫星图像、研究人员怀疑，永久冻土融化也是导致阿拉斯加数十条溪流变成橙色的原因。研究人员发现，与附近清澈的河流相比，阿拉斯加的溪水除了外观怪异外，往往含铁量更高、溶解氧更低，酸性也更强。永冻土的定义是连续两年或两年以上存在于0°C或0°C以下的土壤、岩石和任何其他地表下的地球物质。目前北半球（北纬20°至北纬90°）的永久冻土地图是根据国际永久冻土协会于1997年绘制的这幅地图绘制的。资料来源：国际永久冻土协会Tukpahlearik溪就是这样一条呈现新色调的溪流。2023年7月23日，陆地卫星9号的OLI-2（陆地成像仪2号）拍摄到了这条锈迹斑斑的溪流。这条小溪流经阿拉斯加西北部，毗邻科布克山谷国家公园，位于北极圈以北。关于这些溪流呈现橙色并改变化学成分的确切原因仍有争议，但已经出现了几种假说。一种假说认为，细菌在解冻的永久冻土中消化动植物物质时，与甲烷一起产生一种还原的可溶性铁。当这些铁到达流淌的溪流时，就会变成含氧铁或"铁锈"，使水变成橙色。这张1997年永久冻土地图的第二版地图于2012年2月21日更新，经过数字化和简化，显示了连续永久冻土、不连续/零星永久冻土、孤立的永久冻土区以及冰原和冰川。资料来源：国际永久冻土协会另一种与细菌过程并不排斥的观点认为，水在解冻的永久冻土层下遇到了富含硫化物矿物质的基岩，这很可能是几千年来从未发生过的事情。随之而来的化学反应使水中硫酸成分激增，酸性水可能会浸出岩石中的重金属，并将它们带到下游。这些过程与采矿活动污染附近水体的过程类似。水化学的改变会降低鱼类、小型水生动物和昆虫幼虫的栖息地。沉淀的铁会阻碍鱼类的呼吸，窒息鱼卵等。水质的急剧变化可能会让那些依靠发源于永久冻土地区的河流获取鱼类和饮用水的村庄感受最深。美国国家航空航天局地球观测站的图片，由RossWalter和MichalaGarrison使用美国地质调查局的Landsat数据拍摄。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1415181.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1415181.htm

海狸建造的水坝可能有助于减轻气候变化对水质的损害

海狸建造的水坝可能有助于减轻气候变化对水质的损害这项研究将于今天（11月8日）发表在《自然通讯》杂志上，它揭示了当涉及到山区流域的水质时，海狸坝的影响远远大于气候驱动的季节性极端降水。这些木质障碍物提高了上游的水位，将水引向周围的土壤和二级水道，统称为河岸区。这些区域就像过滤器一样，在水重新进入下游的主渠道之前，过滤掉多余的营养物质和污染物。这种大型龅牙两栖啮齿动物的有益影响在未来几年内将会增长。虽然气候变化造成的更热、更干旱的条件会降低水质，但这些条件也促成了美国西部海狸的复苏，并因此导致了水坝建设的爆炸。"该研究的高级作者、斯坦福大学地球系统科学教授ScottFendorf说："由于我们在美国西部的山区流域变得更加干燥和温暖，这应该导致水质恶化。"然而，在这项研究之前我们并不知道，海狸活动对水质的巨大影响是对气候变化的一种积极反击。"海狸利用树枝、植被、岩石和泥土建造水坝和住所。众所周知，它们会咬断树木以获取建筑材料。海狸的活动可以帮助抵消气候变化对河流水质的破坏。海狸大坝的深远影响的发现是偶然的。2017年，作为芬道夫实验室的博士生，研究的主要作者克里斯蒂安-杜威已经开始沿着东河进行实地工作，东河是科罗拉多州中部克雷斯特布特附近的科罗拉多河的一条主要支流。最初，Dewey打算跟踪水文的季节性变化，以及河岸区对山区流域的营养物质和污染物的影响。杜威说："完全是运气好，一只海狸决定在我们的研究地点建一个水坝。"他现在是俄勒冈州立大学的博士后学者（其吉祥物顺便就是一只海狸）。"这个海狸大坝的建造为我们提供了进行一个伟大的自然实验的机会。"面对气候变化，海狸坝可能有助于保护山区分水岭的水质。在这项研究中，Dewey和同事们审查了由安装在河流和整个河岸地区的传感器每小时收集的水位数据。该小组还收集了水样，包括从地表以下收集的水样，以监测营养物质和污染物水平。为了了解在全球变暖产生更频繁的干旱和降雨量极端波动的未来，海狸坝可能会对水质产生怎样的影响，研究人员将历史上干旱的一年，即2018年，东河沿线的水质与第二年的水质进行了比较，当时水位异常高。他们还将这些全年的数据集与2018年7月底开始的近三个月期间的水质进行了比较，当时海狸大坝挡住了河流。水质是衡量水是否适合某一特定用途的标准--例如，生态系统健康或人类消费。在干旱时期，由于流经河流和溪流的水较少，污染物和过量营养物（如氮）的浓度上升。这时需要大雨和季节性融雪来冲走污染物并恢复水质。通过对影响污染物如何集中或流向下游的相互关联的生物、化学和物理过程的测量和计算机建模，研究人员发现，海狸大坝通过在大坝上方和下方的水位之间创造一个令人惊讶的陡降，极大地完成了对硝酸盐（一种氮的形式）的清除。春季融雪后的温暖、干燥的夏季也会产生巨大的水位变化，产生压力梯度，将水推入周围的土壤。梯度越大，水和硝酸盐进入土壤的流量就越大，在那里，微生物将硝酸盐转化为无害的气体。研究人员发现，无论是高水年（2019年）还是干旱年（2018年），与平均日相比，有大坝的梯度增加至少是没有大坝的夏季高峰期的10倍。换句话说，大坝的影响超过了气候水文的极端情况--在干旱或丰富的融雪的任一方向--一个数量级。斯坦福大学Doerr可持续发展学院的TerryHuffington教授和斯坦福大学伍兹环境研究所的高级研究员Fendorf说："海狸正在对抗水质退化，并通过产生模拟的水文极端情况来改善水质，这使气候的作用相形见绌。"当海狸大坝在位时，从所研究的东河段去除不需要的氮气，在季节性的极端情况下提高了44%。氮对水质来说是一个特别有害的问题，因为它促进了藻类的过度生长，而藻类在分解后会使水中的氧气匮乏，以支持多样化的动物生活和健康的生态系统。这项研究提醒我们，在对气候变化的未来影响进行全面评估时，也必须包括生态系统变化的反馈。Fendorf说："我们预计气候变化会在干旱时期引起水文极端现象和水质退化，在这项研究中，我们看到，如果不是因为发生了其他生态变化，也就是海狸、它们扩散的水坝和它们不断增长的种群数量，这确实会成为事实。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332191.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332191.htm

NASA将Landsat 9卫星移交给USGS 洞察地球上的景观变化

NASA将Landsat9卫星移交给USGS洞察地球上的景观变化8月11日，美国宇航局在南达科他州苏福尔斯举行仪式，将Landsat9卫星的所有权和操作控制权移交给美国地质调查局（USGS）。Landsat9是Landsat系列遥感卫星中最新的一颗，它提供了地球上景观变化的全球覆盖。大地卫星计划--美国国家航空航天局和美国地质调查局的联合努力是一个长期的项目，7月23日标志今年是该项目连续服务50年。"五十多年来，Landsat卫星帮助我们更多地了解地球系统如何工作，人类活动如何影响这些系统，以及我们如何为未来做出更好的决定，"NASA局长BillNelson说。"Landsat9，美国宇航局和美国地质调查局的最新联合努力，自豪地继承了这一卓越的记录。"NASA于2021年9月27日从加州范登堡空军基地发射了Landsat9。自那时起，美国宇航局的任务工程师和科学家与美国地质调查局合作，一直在使这颗卫星通过考核。这包括引导它进入其轨道，校准探测器，并收集测试图像。现在，该卫星已完全通过任务认证，在其剩余的任务期限内由美国地质调查局进行操作控制。"我们与美国国家航空航天局多年来的伙伴关系对科学和美国人民都有好处，"负责水和科学的助理部长坦尼娅-特鲁吉洛说。"陆地卫星半个世纪的地球观测档案是科学史上的一项宏伟成就。这个五十年的记录给了科学家一个稳定的基线，可以用来跟踪气候变化，并使他们能够看到土地的变化，否则可能不会被注意到。"Landsat9加入了Landsat8，后者自2013年以来一直在轨道上运行。这两颗卫星一起，每八天收集一次万整地球表面的图像。美国地质调查局的专家每天平均从世界各地收集740个Landsat9场景，在苏福尔斯的美国地质调查局地球资源观测和科学中心进行处理和存档。像Landsat这样的遥感卫星帮助科学家利用人类视力之外的光线范围观察世界。这样就可以监测可能有自然或人为原因的土地变化。大地卫星是独一无二的，因为它始终以大约30米（98英尺）的中等分辨率捕捉到地球的全面视图，相当于一个棒球内场的面积。这种对几十年来土地变化的全球视野为农业、水管理、林业、灾害应对和--关键是--气候变化科学等领域的广泛数据应用提供了无与伦比的视角。据估计，陆地卫星每年为美国经济提供数十亿美元的价值。从2008年开始，Landsat图像和数据可以免费提供给公众。这一政策有助于扩大Landsat数据的应用，使政府机构的效率得到提高，同时为信息服务行业创造有利可图的商业机会。随着数据用户群体的不断壮大，工程师和科学家已经开始期待下一次任务。NASA和USGS正在为Landsat的下一次迭代开发方案，目前称为LandsatNext。自1972年以来，Landsat计划提供了对景观变化的连续全球覆盖。大地卫星无与伦比的长期数据记录为了解美国和世界各地发生的环境和气候变化提供了重要基础。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1304329.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1304329.htm

卫星图像演示“春雨贵如油”:一场雨让多纳纳国家公园生态判若两地

卫星图像演示“春雨贵如油”:一场雨让多纳纳国家公园生态判若两地2023年4月15日大地遥感卫星8号上的陆地成像仪拍摄的多纳纳国家公园卫星图像。2024年4月9日大地遥感卫星9号上的陆地成像仪2号拍摄的多纳纳国家公园卫星图像。十多年来，该地区的降雨量一直低于平均水平。在过去的三年里，情况变得更加严重，降水量创下了一些年度最低记录。异常的高温加剧了全国的干旱状况。2024年1月是西班牙有记录以来最热的一月，气温比平均值高出2.4摄氏度（4.3华氏度），2024年第一季度可能是自1961年有记录以来最热的季度。2024年3月底的大雨给安达卢西亚地区的多纳纳国家公园带来了一些缓解。这些图像将2023年4月15日（上图）湿地基本干涸的地区与2024年4月9日（下图）降雨后的同一地区进行了对比。它们分别由Landsat8号卫星上的OLI（陆地成像仪）和Landsat9号卫星上的OLI-2拍摄。农田和成排的温室环绕着这个被联合国教科文组织指定为世界遗产和生物圈保护区以及具有国际意义的拉姆萨尔湿地的保护区。公园内的一个气象站在2024年3月记录到145毫米（5.7英寸）的降雨量，使其成为有记录以来第二潮湿的三月。本水年的降雨量已超过400毫米，本水年是指从2023年9月到2024年8月。这一降水量超过了过去三个丰水年的降水量，但仍低于500毫米以上的历史年平均降水量。公园西部有数千个被称为地中海临时池塘的小浅水池，它们经历着洪水和干旱的自然周期。雨后，多纳纳生物站报告说，几个最大的池塘被洪水淹没。内陆较远的沼泽地也被洪水淹没，但有些地方仍然是干的。保护区外的开发项目对水的需求正在对地下蓄水层造成压力，并影响着生态系统。在公园边界外，越来越多的饥渴农作物以及毗邻的一个度假胜地吸引了受保护湿地的地下水。2023年的一项研究发现，在过去几十年中，许多间歇性池塘的洪水泛滥范围和时间都有所减少，有些池塘已经至少干涸了10年。随着多纳纳沼泽、湿地和沙丘水量的减少，野生动物的数量也在减少。根据多纳纳生物站的一份报告，洪水减少导致繁殖水禽、两栖动物、鱼类以及蝴蝶和濒危植物数量减少。不过，该中心指出，2024年春季的洪水来得很及时，刺激了植被的生长，有利于繁殖水禽，如浣熊、䴙䴘和苍鹭。虽有立竿见影之效，但仍有长期隐忧。专家提醒说，表面上的变化并不一定反映缺水问题的长期缓解。多纳纳生物站研究员哈维尔-布斯塔曼特（JavierBustamante）在一份声明中说："降雨部分缓解了最直接的干旱问题，但并没有解决地下水过度开采这一隐形问题。他补充说，降雨的总体影响将在未来几个月内变得更加明显。"美国国家航空航天局地球观测站的图片，由WanmeiLiang使用美国地质调查局的Landsat数据和ProtectedPlanet的边界数据制作。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429488.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429488.htm