ESA laukaisee FLEX-satelliitin syyskuussa – Ilmatieteen laitoksen menetelmät auttavat tutkimaan kasvien yhteyttämistä

Yhteyttäminen mahdollistaa kasvien kasvun ja on olennainen osa maanpinnan ja ilmakehän välistä hiilenkiertoa. ESAn Fluorescence Explorer eli FLEX-satelliitti mittaa auringonsäteilyn aiheuttamaa kasvillisuuden fluoresenssia (engl. solar-induced chlorophyll fluorescence, SIF). Se on erittäin heikko valosignaali, jota kasvit lähettävät vastaanottaessaan auringonvaloa ja joka liittyy läheisesti niiden yhteyttämisaktiivisuuteen.

Satelliiteilla on seurattu kasvillisuuden laajuutta ja vihreyttä jo vuosikymmenten ajan. FLEX-satelliitti puolestaan tuottaa tietoa itse kasvien toiminnasta ja erityisesti niiden yhteyttämisaktiivisuudesta. Satelliitin FLORIS-mittalaite mittaa kasvillisuuden fluoresenssia huomattavasti aiempaa yksityiskohtaisemmin. Mittauksia täydentävät havainnot eurooppalaisesta Sentinel-3-satelliitista, joka lentää FLEX-satelliitin kanssa samalla radalla.

Ilmatieteen laitos auttaa erottamaan kasvillisuuden signaalin ilmakehän vaikutuksista

Kasvien fluoresenssin mittaaminen avaruudesta on haastavaa, sillä kasvien tuottama signaali on erittäin heikko ja ilmakehä muuttaa satelliitin havaitsemaa valoa. Myös ilmakehän tila vaihtelee.

”Tilannetta voi verrata siihen, että yrittää erottaa kaukaisen kynttilänliekin päivänvalossa: kasvien tuottama signaali on hyvin heikko kaiken auringonvalon keskellä. Tehtävämme on kuvata ilmakehän vaikutukset mahdollisimman tarkasti, jotta havainnoista voidaan johtaa luotettavaa tietoa kasvillisuudesta ja yhteyttämisaktiivisuudesta”, sanoo Ilmatieteen laitoksen erikoistutkija Neus Sabater.

Ilmatieteen laitos on useita vuosia jatkuneessa ESA-yhteistyössä kehittänyt menetelmiä, joilla ilmakehän vaikutuksia voidaan kuvata ja erottaa maanpinnalta lähtöisin olevasta signaalista. Tämä niin kutsuttu ilmakehäkorjaus on välttämätön, jotta FLEX-satelliitin havainnoista voidaan arvioida kasvillisuuden fluoresenssia ja yhteyttämisaktiivisuutta tarkasti.

Ilmatieteen laitos osallistuu myös FLEX-havaintojen varmentamiseen satelliitin toiminnan käynnistyttyä. Sodankylän supersite-mittausasemalla tehtävät riippumattomat maanpintamittaukset tarjoavat vertailuaineistoa FLEX-havaintojen laadun arviointiin. ESA ja Ilmatieteen laitos ovat kehittäneet mittausasemaa yhdessä satelliittimittausten kalibrointia ja validointia varten.

FLEX tuottaa uutta tietoa kasvillisuudesta ja hiilenkierrosta

Entistä tarkemmat havainnot kasvien yhteyttämisaktiivisuudesta voivat lisätä ymmärrystä siitä, miten kasvillisuus reagoi kuivuuteen, kuumuuteen ja muihin ympäristön muutoksiin. Havainnot ovat tärkeitä muun muassa ilmastonmuutoksen, hiilenkierron, ekosysteemien tilan ja ruoantuotannon tutkimuksessa.

FLEX voi auttaa selvittämään nykyistä tarkemmin, kuinka paljon maaekosysteemit sitovat hiiltä ilmakehästä. Satelliitin tuottamaa tietoa voidaan hyödyntää myös ilmasto- ja hiilenkiertomallien kehittämisessä ja arvioinnissa. Näin voidaan ymmärtää paremmin sitä, miten kasvillisuus reagoi muuttuvaan ilmastoon ja miten kasvillisuus puolestaan vaikuttaa ilmastoon hiilenkierron kautta.