Жизнь на Земле невозможна без фотосинтеза. Он обеспечивает пищей и кислородом все высшие формы жизни и играет важную роль в климатической системе, поскольку этот процесс регулирует поглощение углекислого газа (CO2) из атмосферы Земли и его фиксацию в биомассе. Однако количественная оценка фотосинтеза в масштабе от экосистемы до глобального масштаба остается неопределенной.
Теперь международная команда ученых сделала большой шаг вперед. Они использовали данные спутника НАСА «OCO-2» (Orbiting Carbon Observatory 2) для картирования так называемой солнечной флуоресценции хлорофилла (SIF) с гораздо более высоким пространственным разрешением, чем это возможно с любого другого космического инструмента. Слабый, но, тем не менее, обнаруживаемый сигнал SIF естественным образом появляется на листьях, подвергающихся воздействию солнечного света, когда молекулы хлорофилла возбуждаются поглощенными фотонами, и является показателем фотосинтеза растений. Эти измерения улучшат понимание глобального углеродного цикла, заключает Ин Сун из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене и его коллеги в журнале «Наука». Среди авторов два исследователя из Германии, Мартин Юнг из Института биогеохимии Макса Планка (MPI-BGC) в Йене и Луис Гуантер из Центра Гельмгольца в Потсдаме - GFZ Немецкий исследовательский центр геонаук (GFZ).
Основная сила измерений SIF с OCO-2 заключается в их очень высоком пространственном разрешении.«До запуска спутниковой миссии OCO-2 в 2014 году у нас были глобальные карты SIF, но с грубым пространственным разрешением, каждый пиксель в лучшем случае компрометировал области размером около 50 x 50 километров», - говорит Луис Гуантер из GFZ. Новые данные, которые были тщательно подтверждены независимыми наземными измерениями, намного богаче. «Они позволяют нам изучить взаимосвязь между SIF и валовой первичной продукцией (GPP) - количеством углерода, зафиксированным растениями в результате фотосинтеза, - в масштабах, которые ранее никогда не исследовались».
Авторы обнаружили, что одно единственное линейное соотношение может использоваться для масштабирования SIF к GPP для различных типов растительности, таких как сельскохозяйственные культуры, леса и луга, что противоречит предыдущим выводам, полученным с использованием данных с низким разрешением. Это открывает интересную тему для дальнейших исследований. «Точное измерение индуцированной солнцем флуоресценции хлорофилла, полученное с OCO-2, а также с помощью последующих миссий, таких как европейский Sentinel-5P, который будет запущен по совпадению 13 октября, позволяет ученым количественно оценить валовую первичную продукцию и его вклад в глобальный углеродный цикл», - говорит Гуантер.
Благодаря таким улучшенным спутниковым данным мы впервые можем объединить глобальные наблюдения SIF с данными о валовом поглощении углерода в масштабе экосистемы in-situ. Это имеет большой потенциал для улучшения наших глобальных оценок фотосинтеза и других потоков на основе данных. между землей и атмосферой, которые имеют отношение к земной системе», - говорит Мартин Юнг из MPI-BGC.