Os instrumentos de satélite da NASA costumam ser os primeiros a detectar incêndios florestais em regiões remotas, e os locais de novos incêndios são enviados diretamente aos gestores de terras em todo o mundo horas após o viaduto do satélite. Juntos, Instrumentos da NASA, incluindo um número construído e gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, detectar incêndios ativamente ardentes, rastrear o transporte de fumaça de incêndios, fornecer informações para gerenciamento de incêndio, e mapear a extensão das mudanças nos ecossistemas, com base na extensão e gravidade das cicatrizes de queimaduras.

A NASA possui uma frota de instrumentos de observação da Terra, muitos dos quais contribuem para a nossa compreensão do fogo no sistema terrestre. Os satélites em órbita ao redor dos pólos fornecem observações de todo o planeta várias vezes por dia, enquanto os satélites em uma órbita geoestacionária fornecem imagens de incêndios de baixa resolução, fumaça e nuvens a cada cinco a 15 minutos.

"Satélite da NASA, pesquisas aerotransportadas e de campo capturam o impacto total dos incêndios no sistema terrestre, da detecção rápida de incêndios em chamas ativas, transporte de fumaça e mudanças nos ecossistemas nos dias a décadas após o incêndio, "disse Doug Morton, um cientista pesquisador do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.

Compartilhando dados com parceiros

Muitos dos dados de sensoriamento remoto que a NASA coleta em incêndios florestais são rapidamente colocados para trabalhar no auxílio aos esforços de resposta a desastres em todo o mundo. O Programa de Desastres de Ciências da Terra da NASA apóia esta ciência de aplicação e se mobiliza para eventos de risco global intensivo que abrangem uma variedade de perigos naturais - não apenas incêndios florestais, mas terremotos, tsunamis, inundações, deslizamentos de terra, tempo severo, tempestades de inverno, ciclones tropicais e vulcões. Nos últimos dois anos, O Programa de Desastres da NASA aumentou para construir infraestrutura e continuar a forjar novas relações entre agências regionais e locais de resposta a desastres naturais e outras agências espaciais de observação da Terra em todo o mundo.

Satélites e instrumentos

A NASA tem dois tipos diferentes de sistemas de satélite para ajudar a rastrear incêndios florestais:orbitadores polares e plataformas geoestacionárias. Orbitadores polares como os satélites Terra e Aqua da NASA e o satélite Suomi NPP da NASA-NOAA fornecem visualizações detalhadas de incêndios e fumaça globalmente até duas vezes por dia.

Em contraste, satélites geoestacionários como GOES (que é operado pela NOAA, mas foi projetado e construído pela NASA) orbitam a Terra em um plano equatorial com um período de 24 horas, a mesma taxa em que a Terra gira, e, portanto, eles permanecem em uma longitude fixa acima do equador. Isso permite que os satélites geoestacionários forneçam imagens repetidas frequentes (cinco minutos) de uma parte do globo; Contudo, eles normalmente têm resolução espacial mais grosseira do que os orbitadores polares, que voam em altitudes muito mais baixas (cerca de 435 milhas, ou 700 quilômetros, acima da superfície da Terra).

Os instrumentos de satélite de órbita polar operados pela NASA que são relevantes para o monitoramento e gerenciamento de incêndio são descritos abaixo. Além disso, outros satélites usados ​​para previsão de incêndio e avaliação de risco incluem o Experimento de Recuperação de Gravidade e Clima (GRACE), Missão Global Precipitation Measurement (GPM) e Soil Moisture Active Passive ou (SMAP) satélites.

Finalmente, o mapeamento da área queimada aproveita os dados do Landsat e do satélite Sentinel-2 da Agência Espacial Europeia, junto com os instrumentos de espectrômetro de imagem de resolução moderada (MODIS) e conjunto de radiômetro de imagem infravermelho visível (VIIRS). A avaliação pós-incêndio de danos aos sistemas humanos e naturais é uma parte fundamental da compreensão do potencial de fluxos de detritos e deslizamentos de terra, bem como a influência da mudança de frequência e gravidade dos incêndios florestais.

Instrumento ASTER

O instrumento Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) voa a bordo do satélite Terra da NASA. Com suas bandas espectrais do visível ao infravermelho térmico da região do comprimento de onda e sua alta resolução espacial de cerca de 50 a 300 pés (15 a 90 metros), Imagens ASTER da Terra para mapear e monitorar as mudanças na superfície do nosso planeta. A ampla cobertura espectral do ASTER fornece aos cientistas em várias disciplinas informações críticas para mapeamento de superfície e monitoramento de condições dinâmicas e mudanças temporais. Imagens compostas de ASTER de cores falsas são criadas usando visível, próximo ao infravermelho, e comprimentos de onda infravermelhos térmicos, cada um fazendo recursos diferentes, como fumaça, fogos ativos e superfícies terrestres, se destacarem. A equipe científica do ASTER nos EUA está localizada no JPL.

Instrumento AIRS

Os dados do instrumento Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) construído e gerenciado pelo JPL na espaçonave Aqua da NASA fornecem uma visão das concentrações e do transporte global da poluição por monóxido de carbono proveniente da queima de incêndios. Várias bandas de imagens AIRS podem ser combinadas para fornecer uma imagem composta de cores falsas para mostrar as concentrações e temperaturas de monóxido de carbono. As concentrações mais altas de monóxido de carbono são mostradas em amarelos e vermelhos nas imagens AIRS.

AIRS é sensível ao monóxido de carbono na troposfera média em alturas entre 1,2 e 6,2 milhas (2 e 10 quilômetros), com um pico de sensibilidade a uma altitude de aproximadamente 5 km (3,1 milhas). Ventos fortes nessas altitudes são propícios ao transporte de longo alcance da poluição levantada pelo calor de incêndios fortes.

Instrumento MISR

O instrumento Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR) construído e gerenciado pelo JPL a bordo do satélite Terra da NASA também fornece informações exclusivas sobre as características da nuvem de fumaça do incêndio florestal. Nove câmeras do MISR, cada um vendo a Terra em um ângulo diferente, são usados ​​para determinar a altura das plumas de fumaça acima da superfície da mesma forma que nossos dois olhos, apontando em direções ligeiramente diferentes, nos dá percepção de profundidade. A altura da pluma é um parâmetro importante que governa a distância que as partículas de fumaça viajam na atmosfera; a injeção das partículas em altitudes mais elevadas geralmente afeta a qualidade do ar mais longe da fonte. A estratégia de observação multi-angular do MISR também permite estimar as concentrações das partículas de fumaça no ar. A inalação dessas partículas aumenta o risco de doenças cardiovasculares e respiratórias.

Instrumento CALIOP

O instrumento Cloud-Aerosol Lidar com Polarização Ortogonal (CALIOP), que voa no satélite Cloud-Aerosol Lidar e Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO), fornece informações sobre a altura de injeção da pluma de fumaça e a distribuição vertical dos aerossóis na atmosfera. Esses dados lidar são únicos em sua capacidade de detectar camadas de fumaça opticamente finas em uma resolução vertical fina, e CALIOP é capaz de visualizar extensas nuvens de fumaça que não têm limites claros. Quando emparelhado com modelos, este instrumento é capaz de fornecer novas informações, como a atribuição de um rio de fumaça a numerosos incêndios e a evolução da altura de injeção da pluma de fumaça ao longo de um dia, que tem implicações para o clima (transporte de carbono negro e deposição na neve e gelo, mudança de albedo), qualidade do ar e saúde humana.

Instrumento MODIS

O instrumento MODIS voa a bordo de dois satélites da NASA:Terra e Aqua. MODIS fornece imagens visíveis durante o dia e imagens noturnas infravermelhas.

Nas imagens, queimando ativamente áreas ou pontos quentes, conforme detectado pelas bandas térmicas do MODIS, estão contornados em vermelho. Cada ponto quente é uma área onde os detectores térmicos no instrumento MODIS reconheceram temperaturas mais altas do que o fundo. Esses pontos quentes são diagnósticos para a detecção de incêndio, estejam ou não acompanhados por nuvens de fumaça.

As imagens MODIS também podem ter cores falsas para mostrar a extensão das áreas queimadas, a cor vermelho tijolo em imagens de cores falsas.

Instrumento MOPITT

O foco específico do instrumento de Medição da Poluição na Troposfera (MOPITT) do satélite Terra da NASA está na distribuição, transporte, fontes e sumidouros de monóxido de carbono na troposfera. Monóxido de carbono, que é expulso das fábricas, carros e incêndios florestais, impede a capacidade natural da atmosfera de se livrar de poluentes prejudiciais.

Instrumento VIIRS

O VIIRS do satélite Suomi NPP da NASA-NOAA forneceu imagens diurnas e noturnas de incêndios florestais. VIIRS é a irmã mais nova do MODIS e fornece imagens de resolução espacial mais fina (1, 230 pés ou 375 metros). As imagens diurnas mostram a extensão da fumaça e as assinaturas de calor das queimadas.

Também, a "banda dia / noite" VIIRS fornece uma visão do calor dos incêndios à noite. Ele detecta a luz em uma gama de comprimentos de onda do verde ao infravermelho próximo e usa técnicas de filtragem para observar os sinais, como as luzes da cidade, auroras e incêndios florestais.

Aeronave

A NASA possui uma frota de aeronaves de pesquisa que transportam as mais recentes tecnologias de sensores que podem ser usadas para observações da Terra. Aeronave ER-2 da NASA, baseado no Armstrong Flight Research Center (AFRC) em Palmdale, Califórnia, voa até 70, 000 pés (21, 300 metros), quase duas vezes mais alto que um avião comercial, e é usado para missões de pesquisa científica em grande parte do mundo. Em dezembro de 2017, a aeronave voou localmente sobre eventos de incêndio florestal na Califórnia, testando as primeiras versões de instrumentos científicos que podem um dia ser lançados ao espaço a bordo de um satélite para observar nosso planeta Terra.

Instrumento AVIRIS

Durante os voos de teste de engenharia de dezembro, o ER-2 carregava um espectrômetro construído com JPL, chamado Airborne Visible / Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS-classic). AVIRIS é um instrumento moderno com um extenso patrimônio que demonstrou a capacidade de estimar os tipos de combustível da vegetação (por exemplo, espécies de vegetação e densidades) e condição do combustível (vivo vs. morto, bem como o estado de umidade). Por fornecer a assinatura espectral completa da paisagem, é a imagem, abrangendo o visível ao infravermelho de ondas curtas, ele pode fornecer uma "impressão digital" espectral total de sua área de imagem e pode ser usado para estimar a temperatura do fogo.

HyTES e MASTER

O espectrômetro de emissão térmica hiperspectal (HyTES) e o simulador aerotransportado MODIS / ASTER (MASTER) são instrumentos aerotransportados que voam em aeronaves diferentes. HyTES é um novo espectrômetro de imagem aerotransportado desenvolvido pelo JPL. O objetivo geral do projeto HyTES é fornecer dados de infravermelho térmico (temperatura) de alta resolução espectral e espacial de precursores. Os produtos gerados fornecem temperatura, emissividade e detecção de gás. HyTES pode ser usado para detectar e caracterizar de forma eficiente as estruturas espaciais de plumas individuais de metano, sulfato de hidrogênio, amônia, dióxido de nitrogênio e dióxido de enxofre. O instrumento aerotransportado MASTER coleta conjuntos de dados terrestres do tipo ASTER e do tipo MODIS para validar os dados dos instrumentos de satélite ASTER e MODIS.

Radar de abertura sintética de veículo aéreo desabitado (UAVSAR)

O UAVSAR construído e gerenciado pelo JPL é um instrumento de radar totalmente polarimétrico operando na porção de micro-ondas do espectro eletromagnético. É um sensor ativo, enviando pulsos eletromagnéticos polarizados que interagem com a cobertura do solo de maneiras complexas, mas quantificáveis, permitindo a caracterização das mudanças na superfície da Terra através das nuvens, fumaça e poeira. UAVSAR tem sido usado para estimar o combustível do fogo e mapear as cicatrizes do fogo, com sucesso particular em certos tipos de cobertura vegetal, como chaparral. As mudanças associadas a esses incêndios são detectáveis ​​pelo UAVSAR por vários anos, permitindo a capacidade de monitorar a recuperação da vegetação a longo prazo após um incêndio. UAVSAR é uma base de teste aerotransportada para o instrumento orbital NISAR, uma missão conjunta com a Organização de Pesquisa Espacial Indiana, com lançamento previsto para 2021.

Estação Espacial Internacional

Os astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional têm um ponto de vista exclusivo e fornecem imagens de câmera e vídeo de incêndios florestais e transporte de fumaça enquanto orbitam a Terra. Esses conjuntos de dados da ISS também contribuem para a biblioteca de monitoramento contínuo e observações de incêndios florestais e outros fenômenos da Terra que cientistas e gerentes de incêndios usam diariamente aqui na Terra para fazer descobertas eficazes e apoiar processos de decisão de gestão de incêndios florestais.

Todos esses sistemas de satélite e aerotransportados, combinados em uma rede de sensores, nos dá uma compreensão muito melhor do papel e da extensão dos incêndios florestais em nosso planeta.

A NASA mantém a página da NASA Fire and Smoke, onde muitos dos produtos são publicados com atualizações sobre vários incidentes em todo o mundo.