FPAR и LAI

Нетехническое описание MOD 15

Оригинал: MODIS Data Product Non-Technical Description - MOD 15

Растительность, покрывающая земную поверхность, даёт нам не только кров и еду. Она так же является основным игроком в регулировании глобального климата. Миссия MODIS заключается в получении данных позволяющих улучшить наше понимание глобальной динамики и процессов, MODIS помогает нам понять как распределение и плотность растительного покрова связаны с глобальным потеплением, чистотой воздуха и рядом других проблем.

В растительностом покрове, продуктивность биомассы (обычно древесины) располагающейся ниже определяется листьями выше. Листва поглощает солнечный свет и, фотосинтезируя, конвертирует энергию света в древесную биомассу и другие продукты растений, например плоды. Поэтому растения иногда называют ловушками солнечного света - чем больше количество солнечной энергии ими поглощается, тем больше их фотосинтетическая активность. Карты состояния растительности широко используются биологами, экологами, климатологами и многими другими специалистами. С помощью таких карт, ученые могут следить и изучать естественную и антропогенную динамику растительности, например сезонные изменения или вырубку лесов. Такие продукты так же могут помочь отследить изменения растительности в связи с изменениями климата - расширение пустынь, сокращение лесов, более короткие или более длинные периоды вегетации.

Для понимания таких явлений, ученые производят ряд продуктов описывающих растительность на базе данных MODIS. Ряд таких продуктов объединен в группу MOD 13, включающую Нормализованный разностный индекс растительности (Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)) и Улучшенный индекс растительности (Enhanced Vegetation Index (EVI)) - часто используемые индексы, описывающие плотность растительного покрова. (Подробнее см. нетехническое описание MOD 13).

Поскольку NDVI и EVI не могут численно показать сколько растительности присутствует в определенной точке, ученым приходится наблюдать за NDVI в течение длительного времени и сравнивать разные регионы Земли чтобы определить какова же там плотность растительности. Но есть и более простой и удобный способ - использование Индекса поверхности листа (Leaf Area Index (LAI)).

LAI описывает ключевую характеристику ловушки солнечной энергии - площадь листьев покрывающих заданную площадь участка земной поверхности. Другими словами, этот индекс показывает сколько слоёв листьев, располагающихся между землей и верхней точкой растительного покрова, способны поглощать и конвертировать солнечную энергию. Но для климатического моделирования и учета углерода, учёным нужно знать не только количество слоёв растительности, но и какое количество фотосинтетически полезной солнечной энергии поглощается растениями. MODIS предоставляет эту информацию с помощью продукта FPAR - доли фотосинтетически активной радиации (Fraction of Photosynthetically Active Radiation). FPAR показывает какая доля фотосинтетически активных длин волн солнечного света поглощается растительным покровом. Точно знать как моделировать и предсказывать энергетический обмен между поверхностью Земли и атмосферой критически важно для понимания того, как работает глобальный климат в отсутствие человека и насколько мы на него влияем.

LAI и FPAR активно используются для расчета фотосинтеза, испарения и транспирации воды, чистой первичной продуктивности (NPP, показывает сколько углерода усваивается растительностью). Так как растения очень сильно распространены на поверхности земли, само собой разумеется, чтобы они сильно влияют на климат. Кроме того, что они влияют на облачность, температуру поверхности, осадки на региональном масштабе, растения могут понижать количество диоксида углерода (одного из самых распространненых парниковых газов) на глобальном уровне и потенциально охлаждать атмосферу.

Продукты MODIS описывающие растительность помогут ответить на критически важные вопросы про климат: Как растительность среагирует на повышение температуры? Станет ли сезон вегетации более длинным? Сможет ли увеличение роста растительности и поглощение диоксида углерода отложить глобальное потепление? Повлияет ли увеличение испарения в теплом климате на влажность почвы и повредит ли оно росту растений? Способность продуктов MODIS уменьшить неопределенность в разворачивающейся перед нами драме это то что делает их такими важными.