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    La NASA copre gli incendi da molte fonti

    Da un 8 dicembre, 2017, Sorvolo della Stazione Spaziale Internazionale della California meridionale, L'astronauta della NASA Randy Bresnik ha fotografato i pennacchi di fumo che si alzano dagli incendi e ha condiviso le immagini della regione con i suoi follower sui social media. Credito:NASA/Randy Bresnik

    Gli strumenti satellitari della NASA sono spesso i primi a rilevare incendi che bruciano in regioni remote, e le posizioni di nuovi incendi vengono inviate direttamente ai gestori del territorio in tutto il mondo entro poche ore dal cavalcavia satellitare. Insieme, strumenti della NASA, compreso un numero costruito e gestito dal Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, rilevare incendi a combustione attiva, tracciare il trasporto del fumo dagli incendi, fornire informazioni per la gestione degli incendi, e mappare l'entità dei cambiamenti negli ecosistemi, in base all'estensione e alla gravità delle cicatrici da ustione.

    La NASA ha una flotta di strumenti per l'osservazione della Terra, molti dei quali contribuiscono alla nostra comprensione del fuoco nel sistema Terra. I satelliti in orbita attorno ai poli forniscono osservazioni dell'intero pianeta più volte al giorno, considerando che i satelliti in un'orbita geostazionaria forniscono immagini di incendi a risoluzione grossolana, fumo e nuvole ogni 5-15 minuti.

    "Satellite della NASA, la ricerca aerea e sul campo cattura l'intero impatto degli incendi nel sistema Terra, dal rilevamento rapido di incendi a combustione attiva, trasporto di fumo e cambiamenti negli ecosistemi nei giorni o decenni successivi all'incendio, "ha detto Doug Morton, uno scienziato ricercatore presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.

    Condivisione dei dati con i partner

    Gran parte dei dati di telerilevamento che la NASA raccoglie sugli incendi viene rapidamente utilizzata per aiutare gli sforzi di risposta ai disastri in tutto il mondo. Il programma NASA Earth Science Disasters supporta questa scienza applicativa e si mobilita per eventi globali di rischio intensivo che abbracciano una vasta gamma di pericoli naturali, non solo incendi ma terremoti, tsunami, inondazioni, frane, cattive condizioni meteo, tempeste invernali, cicloni tropicali e vulcani. Negli ultimi due anni, Il programma Disastri della NASA si è intensificato per costruire infrastrutture e continuare a creare nuove relazioni tra internazionali, agenzie regionali e locali di risposta ai disastri naturali e altre agenzie spaziali di osservazione della Terra in tutto il mondo.

    Satelliti e strumenti

    La NASA ha due diversi tipi di sistemi satellitari per aiutare a monitorare gli incendi:orbiter polari e piattaforme geostazionarie. Gli orbiter polari come i satelliti Terra e Aqua della NASA e il satellite Suomi NPP della NASA-NOAA forniscono viste dettagliate di incendi e fumo a livello globale fino a due volte al giorno.

    In contrasto, satelliti geostazionari come GOES (che è gestito da NOAA ma è stato progettato e costruito dalla NASA) orbitano attorno alla Terra in un piano equatoriale con un periodo di 24 ore, la stessa velocità con cui ruota la Terra, e quindi rimangono ad una longitudine fissa sopra l'equatore. Ciò consente ai satelliti geostazionari di fornire immagini ripetute frequenti (cinque minuti) di una porzione del globo; però, hanno tipicamente una risoluzione spaziale più grossolana rispetto agli orbiter polari, che volano ad altitudini molto più basse (circa 435 miglia, o 700 chilometri, sopra la superficie terrestre).

    Gli strumenti satellitari in orbita polare gestiti dalla NASA che sono rilevanti per il monitoraggio e la gestione degli incendi sono descritti di seguito. Inoltre, altri satelliti utilizzati per la previsione degli incendi e la valutazione del rischio includono il Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), Missione Global Precipitation Measurement (GPM) e satelliti Soil Moisture Active Passive o (SMAP).

    Finalmente, la mappatura delle aree bruciate sfrutta i dati di Landsat e del satellite Sentinel-2 dell'Agenzia spaziale europea, insieme agli strumenti Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS) e Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS). La valutazione post-incendio dei danni ai sistemi umani e naturali è una parte fondamentale per comprendere il potenziale di colate detritiche e frane, così come l'influenza della variazione della frequenza e della gravità degli incendi boschivi.

    Strumento ASTER

    Lo strumento Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) vola a bordo del satellite Terra della NASA. Con le sue bande spettrali dalla regione della lunghezza d'onda dell'infrarosso visibile a quella termica e la sua elevata risoluzione spaziale di circa 50-300 piedi (da 15 a 90 metri), Immagini ASTER Terra per mappare e monitorare la superficie mutevole del nostro pianeta. L'ampia copertura spettrale di ASTER fornisce agli scienziati di numerose discipline informazioni critiche per la mappatura della superficie e il monitoraggio delle condizioni dinamiche e del cambiamento temporale. Le immagini composite ASTER a falsi colori vengono create utilizzando visibili, vicino infrarosso, e lunghezze d'onda dell'infrarosso termico, ciascuno con caratteristiche diverse come il fumo, incendi attivi e superfici del suolo, spicca. Il team scientifico statunitense di ASTER si trova al JPL.

    Strumento AIRS

    I dati dello strumento Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) costruito e gestito dal JPL sulla navicella spaziale Aqua della NASA forniscono uno sguardo alle concentrazioni e al trasporto globale dell'inquinamento da monossido di carbonio dovuto agli incendi. È possibile combinare varie bande di immagini AIRS per fornire un'immagine composita a falsi colori per mostrare le concentrazioni e le temperature di monossido di carbonio. Le più alte concentrazioni di monossido di carbonio sono mostrate in giallo e rosso nelle immagini AIRS.

    AIRS è sensibile al monossido di carbonio nella media troposfera ad altezze comprese tra 1,2 e 6,2 miglia (2 e 10 chilometri), con una sensibilità di picco ad un'altitudine di circa 3,1 miglia (5 chilometri). I forti venti a queste altitudini favoriscono il trasporto a lungo raggio dell'inquinamento sollevato dal calore dei forti incendi.

    Il satellite Aqua della NASA ha raccolto questa immagine a colori naturali del Thomas Fire nella contea di Ventura in California con lo strumento MODIS il 16 dicembre. 2017. Aree che bruciano attivamente (punti caldi), rilevate dalle bande termiche di MODIS, sono evidenziati in rosso. Quando accompagnato da pennacchi di fumo, come in questa immagine, tali punti caldi sono diagnostici per il fuoco. Credito:NASA Goddard LANCE/EOSDIS MODIS Rapid Response Team

    Strumento MISR

    Lo strumento Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR) costruito e gestito dal JPL a bordo del satellite Terra della NASA fornisce anche informazioni uniche sulle caratteristiche del pennacchio di fumo degli incendi. Le nove telecamere di MISR, ogni vista della Terra da un'angolazione diversa, sono usati per determinare l'altezza dei pennacchi di fumo sopra la superficie più o meno allo stesso modo in cui i nostri due occhi, che punta in direzioni leggermente diverse, dacci la percezione della profondità. L'altezza del pennacchio è un parametro importante che determina la distanza percorsa dalle particelle di fumo nell'atmosfera; l'iniezione delle particelle ad altitudini più elevate generalmente ha un impatto sulla qualità dell'aria più lontano dalla sorgente. La strategia di osservazione multiangolare del MISR consente anche di stimare le concentrazioni delle particelle di fumo nell'aria. L'inalazione di queste particelle aumenta il rischio di malattie cardiovascolari e respiratorie.

    Strumento CALIOP

    Lo strumento Cloud-Aerosol Lidar con polarizzazione ortogonale (CALIOP), che vola sul satellite Cloud-Aerosol Lidar e Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO), fornisce informazioni sull'altezza di iniezione del pennacchio di fumo e sulla distribuzione verticale degli aerosol attraverso l'atmosfera. Questi dati lidar sono unici nella loro capacità di rilevare strati di fumo otticamente sottili con una risoluzione verticale fine, e CALIOP è in grado di visualizzare estesi pennacchi di fumo che non hanno confini chiari. Se abbinato a modelli, questo strumento è in grado di fornire nuove informazioni, come l'attribuzione di un fiume di fumo a numerosi incendi e l'evoluzione dell'altezza di iniezione del pennacchio di fumo nell'arco di un giorno, che ha implicazioni per il clima (trasporto del carbonio nero e deposizione su neve e ghiaccio, cambiamento di albedo), qualità dell'aria e salute umana.

    Strumento MODIS

    Lo strumento MODIS vola a bordo di due satelliti della NASA:Terra e Aqua. MODIS fornisce immagini visibili diurne e immagini notturne a infrarossi.

    Nelle immagini, aree o punti caldi che bruciano attivamente, come rilevato dalle bande termiche di MODIS, sono evidenziati in rosso. Ogni punto caldo è un'area in cui i rilevatori termici sullo strumento MODIS hanno riconosciuto temperature superiori allo sfondo. Tali punti caldi sono diagnostici per rilevare il fuoco indipendentemente dal fatto che siano accompagnati o meno da pennacchi di fumo.

    Le immagini MODIS possono anche essere in falsi colori per mostrare l'estensione delle aree bruciate, il colore rosso mattone nelle immagini a falsi colori.

    L'Operational Land Imager (OLI) su Landsat 8 ha catturato un'immagine della cicatrice da fuoco Thomas in California il 18 dicembre, 2017. L'immagine Landsat 8 a colori naturali è stata drappeggiata su un modello di elevazione digitale globale derivato da ASTER, che mostra la topografia della zona. Credito:Osservatorio della Terra della NASA, Giosuè Stevens; USGS; NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS, e il team scientifico ASTER USA/Giappone.

    Strumento MOPITT

    Il focus specifico dello strumento di misurazione dell'inquinamento nella troposfera del satellite Terra della NASA (MOPITT) è sulla distribuzione, trasporto, sorgenti e pozzi di monossido di carbonio nella troposfera. Monossido di carbonio, che viene espulso dalle fabbriche, automobili e incendi boschivi, ostacola la capacità naturale dell'atmosfera di liberarsi dagli inquinanti nocivi.

    Strumento VIIRS

    Il VIIRS del satellite Suomi NPP della NASA-NOAA ha fornito immagini diurne e notturne degli incendi. VIIRS è la sorella minore di MODIS e fornisce immagini con risoluzione spaziale più fine (1, 230 piedi o 375 metri). Le immagini diurne mostrano sia l'estensione del fumo che le tracce di calore degli incendi che bruciano.

    Anche, la "banda giorno/notte" VIIRS offre uno sguardo sul calore dei fuochi di notte. Rileva la luce in una gamma di lunghezze d'onda dal verde al vicino infrarosso e utilizza tecniche di filtraggio per osservare segnali come luci della città, aurore e incendi.

    Aerei

    La NASA ha una flotta di velivoli da ricerca che trasportano le ultime tecnologie di sensori che possono essere utilizzate per le osservazioni della Terra. aereo ER-2 della NASA, con sede presso l'Armstrong Flight Research Center (AFRC) a Palmdale, California, vola fino a 70, 000 piedi (21, 300 metri), quasi il doppio di un aereo di linea commerciale, ed è utilizzato per missioni di ricerca scientifica in gran parte del mondo. A dicembre 2017, l'aereo ha sorvolato localmente gli incendi in California, testare le prime versioni di strumenti scientifici che un giorno potrebbero essere lanciati nello spazio a bordo di un satellite per osservare il nostro pianeta Terra.

    Lo strumento VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) sul satellite Suomi NPP della NASA ha raccolto questa immagine a colori naturali che ha rilevato centinaia e centinaia di incendi che bruciavano in Africa centrale il 27 dicembre, 2017. Credito:NASA Goddard, Jeff Schmaltz Team di risposta rapida LANCE/EOSDIS MODIS.

    Strumento AVIRIS

    Durante i voli di prova ingegneristici di dicembre, l'ER-2 trasportava uno spettrometro costruito dal JPL chiamato Spettrometro per immagini a infrarossi/visibili aerotrasportati (AVIRIS-classic). AVIRIS è uno strumento moderno con un vasto patrimonio che ha dimostrato la capacità di stimare i tipi di combustibile vegetale (ad es. specie e densità di vegetazione) e le condizioni del carburante (vivo vs. morto, così come lo stato di umidità). Poiché fornisce la firma spettrale completa del paesaggio che sta immaginando, spaziando dal visibile all'infrarosso a onde corte, può fornire una "impronta digitale" spettrale totale della sua area di imaging e può essere utilizzato per stimare la temperatura dell'incendio.

    HyTES e MASTER

    Lo spettrometro a emissione termica iperspettrale (HyTES) e il simulatore aereo MODIS/ASTER (MASTER) sono entrambi strumenti aviotrasportati che volano su velivoli diversi. HyTES è un nuovo spettrometro di imaging aereo sviluppato da JPL. L'obiettivo generale del progetto HyTES è fornire dati precursori dell'infrarosso termico (temperatura) ad alta risoluzione spettrale e spaziale. I prodotti generati forniscono temperatura, emissività e rilevamento del gas. HyTES può essere utilizzato per rilevare e caratterizzare in modo efficiente le strutture spaziali dei singoli pennacchi di metano, idrogeno solforato, ammoniaca, biossido di azoto e anidride solforosa. Lo strumento aereo MASTER raccoglie set di dati terrestri di tipo ASTER e MODIS per convalidare i dati dello strumento satellitare ASTER e MODIS.

    Radar ad apertura sintetica per veicoli aerei disabitati (UAVSAR)

    L'UAVSAR costruito e gestito dal JPL è uno strumento radar completamente polarimetrico che opera nella porzione a microonde dello spettro elettromagnetico. È un sensore attivo, inviando impulsi elettromagnetici polarizzati che interagiscono con la copertura del suolo in modi complessi ma quantificabili, consentendo la caratterizzazione dei cambiamenti nella superficie terrestre attraverso le nuvole, fumo e polvere. UAVSAR è stato utilizzato per stimare il combustibile del fuoco e mappare le cicatrici del fuoco, con particolare successo in alcuni tipi di copertura vegetale, come chaparral. I cambiamenti associati a questi incendi sono rilevabili da UAVSAR da diversi anni, consentendo la capacità di monitorare il recupero della vegetazione a lungo termine dopo un incendio. UAVSAR è un banco di prova aereo per lo strumento orbitale NISAR, una missione congiunta con l'Indian Space Research Organisation, che dovrebbe essere lanciato nel 2021.

    Stazione Spaziale Internazionale

    Gli astronauti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale hanno un punto di osservazione unico e forniscono immagini video e telecamere di incendi e trasporto di fumo mentre orbitano attorno alla Terra. Questi set di dati della ISS contribuiscono anche alla libreria di monitoraggio continuo e osservazioni di incendi e altri fenomeni terrestri che scienziati e responsabili dei vigili del fuoco usano quotidianamente qui sulla Terra per fare scoperte efficaci e supportare i processi decisionali di gestione degli incendi.

    Tutti questi sistemi satellitari e aerei, combinati insieme in una rete di sensori, darci una comprensione molto migliore del ruolo e della portata degli incendi boschivi sul nostro pianeta.

    La NASA mantiene la pagina web della NASA Fire and Smoke, dove molti dei prodotti sono pubblicati con aggiornamenti su vari incidenti in tutto il mondo.


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