【技术创新】NASA戈达德技术帮助对抗森林害虫
来源: https://www.nasa.gov/feature/goddard/nasa-goddard-technology-helps-fight-forest-pests/
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2015-10-16

 2015年8月4日

位于飞机驾驶舱内,在一个开放式相机端口上方的机载高光谱成像仪(G-LiHT)使得它在大约1000英尺(304.8米)高空,以大约150英里/小时飞行速度,向下俯瞰。

图片由NASA/戈达德太空飞行中心提供

美国东北森林覆盖面积超过1.65亿英亩(译者注:约67万平方公里),相当于一个德州的面积。最近,由于两类比一分钱还小的害虫的暴发,这些森林中数百万棵松树和白蜡树可能遭到毁灭。

一个利用马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心开发技术发起的联合行动,将帮助美国林业局了解这些害虫对东北地区森林的影响。这次合作使用了在美国林业局飞机上搭载的一个特殊机载仪器,G-LiHT,或称戈达德光学雷达(LiDAR),高光谱热成像仪。使用G-LiHT来测量森林健康体征与症状,两个机构的科学家今年夏天飞越了马萨诸塞州、新罕布什尔州、纽约和罗德岛林区。

南方松毛虫,一种致命的松树掠食者,在21世纪初使美国东南部遭受1.5亿美金的经济损失,侵袭了纽约州1000英亩林地,在近期也使康涅狄格州和马萨诸塞州受到困扰。美国认为最具杀伤力的森林杀手白蜡窄吉丁虫已经毁灭了成千上万的东北地区树木,美国24个州和加拿大的2个省已经监测到这种害虫。

戈达德地球科学家Bruce Cook声称,在可预测的未来像白蜡窄吉丁虫这样的害虫将继续它们的盛宴。位于美国和加拿大的大部分白蜡树可能被毁。

参与G-LiHT工作的美国林业局昆虫学家Ryan Hanavan指出,这些害虫造成了在灾后控制、清扫及树木重栽方面给森林工业造成了巨大的毁坏成本。他预计南方松毛虫将造成9亿和白蜡窄吉丁虫造成10.5亿潜在经济损失。

诸如G-LiHT等技术帮助林业局监测虫害和对风险区域进行制图。G-LiHT使用LiDAR,一种可以发射出数百万激光光子形成森林树冠和地面反射回波的机载设备。Cook和同事们利用LiDAR产生包括树干、树枝和树叶信息在内的每棵树木详细的三维影像。

配备一个特殊器件,可以看到肉眼看不见的反射阳光,G-LiHT显示了每棵树的物种和健康信息。这个被称为一个成像光谱仪的器件帮助科学家监测植物进行光合作用的叶绿素变化情况。Cook认为由于病树光合作用下降,测量叶绿素非常重要。

G-LiHT同时配备一个热红外相机,其功能犹如探测热源的夜视镜,此相机可以发现害虫围绕树干出现较暖和中断水分自然流动以及蒸发现象,使得科学家定位害虫存在的树木。

Cook指出G-LiHT多传感器系统就像一个有着不同感知的神经系统。一种感觉不能告知你全部。他认为,一个更完整的森林构成和健康图像可以通过多传感器获得。

Hanavan一直在跟踪新英格兰各州的白蜡窄吉丁虫和南方松毛虫的前线阵地努力工作。在2014年和2015年夏天,他和Cook组成团队一起开展东北部森林的G-LiHT航测和地面观测工作。

即使有了G-LiHT,科学家们还是不能从空中看到每个事物。Cook、Hanavan和他们的团队需要直接从地面观测并对每棵树的健康状况进行描述。然后他们使用这些记录来解译G-LiHT从高空观测到的病树信息。

Cook声称,白蜡窄吉丁虫这样的树木杀手对森林的破坏是缓慢进行的,对经济稳定伤害的情况在未来几年逐渐显示,南方松毛虫的蔓延可以突然间结束数十年森林生产力增长。Cook说,他们是在讨论对森林产业有着数百万甚至数十亿美元损失影响的问题。预防害虫蔓延可以为负责处理死树的地方政府和土地所有者节省数百万美元。

不健康的森林也能导致生物多样性的减少并破坏重要的水循环过程。健康的森林也有助于抵消增加的大气二氧化碳水平,二氧化碳是导致全球变暖的一种温室气体。

NASA和美国林业局于2011年开始使用G-LiHT。在森林健康和库存项目研究中,飞行超过1000小时。Cook、Hanavan和同事们研究了从阿拉斯加到尤卡坦半岛北方的温带和热带森林。G-LiHT也推动了合作,进行农田、沿海和海洋生态系统的研究。

 

原文题目:

NASA Goddard Technology Helps Fight Forest Pests

 

 

(王化编译,殷永元审核)