Kärkiteknologian avulla ESA:n FLEX-lähetys paljastaa uusia näkemyksiä kasvien toiminnasta mittaamalla heikkoa fluoresenssia, jonka kasvit emittoivat fotosynteesin aikana. Kuva: ESA/ATG medialab.
Suomen ilmatieteen laitos (FMI) on kehittänyt Euroopan avaruusjärjestön (ESA) fotosynteesilähetystä varten olevan Fluorescence Explorer (FLEX) -tehtävän menetelmiä, jotka huomioivat ilmakehän vaikutukset ja mahdollistavat fotosynteesiin liittyvän fluoresenssijäljen tarkan arvioinnin, FMI tiedotti tiedotustilaisuudessa keskiviikkona.
FLEX-fotosynteesilähetys on tarkoitus laukaista 15. syyskuuta.
Fotosynteesi ohjaa kasvien kasvua ja sillä on keskeinen rooli maan ja ilmakehän välisessä hiilivaihdossa.
ESA:n FLEX-lähetys mittaa auringon aiheuttamaa klorofyllifluoresenssia, eli SIF:tä – hyvin hehkuvaa valoa, jonka kasvit emittoivat imeytyessään auringonvaloa ja joka liittyy läheisesti fotosynteesin toimintaan.
Vaikka satelliitit ovat seuranneet kasvillisuuden levinneisyyttä ja vihreyttä vuosikymmenien ajan, FLEX tarjoaa tietoa, joka liittyy suoremmin kasvien toimintaan.
Sen FLORIS-instrumentti mittaa kasvillisuuden fluoresenssia paljon tarkemmin, ja sitä täydentävät havainnot Sentinel-3-satelliitista, joka lentää FLEX:n rinnalla.
Kasvien fluoresenssin mittaaminen avaruudesta on haastavaa, koska kasvien heikko signaali piilee maan ilmakehän aiheuttaman osuuden sisällä. Maan ilmakehä muuttuu, ja samalla muuttuu satelliitista havaittu valo.
”On kuin yritettäisiin erottaa kaukana oleva kynttilä päivänvalossa: kasvien signaali on hyvin heikko verrattuna kaikkiin auringonvaloihin. Tehtävämme on karakterisoida nämä ilmakehän vaikutukset tarkasti, jotta havainnoista voidaan johtaa luotettavaa tietoa kasvillisuudesta ja fotosynteesin toiminnasta”, sanoi FMI:n vanhempi tutkija Neus Sabater.
Useiden vuosien ESA-projektityön aikana FMI on kehittänyt menetelmiä ilmakehän vaikutusten karakterisointiin ja niiden erottamisesta maan pinnalta peräisin olevasta signaalista. Tämä ilmakehän korjaus on välttämätöntä, jotta FLEX-havainnoista voidaan johtaa tarkkoja arvioita kasvillisuuden fluoresenssista ja fotosynteesin toiminnasta.
FMI osallistuu myös FLEX-havaintojen validointiin satelliitin käynnistyessä.
Sodankylän supersatelliittiasema, jonka ESA ja FMI ovat kehittäneet yhdessä satelliittien kalibrointiin ja validointiin, tarjoaa riippumattomia maan päällä suoritettuja viitemittauksia.
Tarkemmat fotosynteesin toiminnan havainnot voivat parantaa ymmärrystä siitä, miten kasvillisuus reagoi kuivuuteen, kuumuuteen ja muihin ympäristöstressitekijöihin. Havainnot ovat merkityksellisiä ilmastonmuutostutkimuksessa, hiilikiertokulussa, ekosysteemien terveydessä ja ruuantuotannossa.
FLEX voi myös parantaa ymmärrystä siitä, kuinka paljon maaperän ekosysteemit ottavat hiiltä ilmakehästä, ja tukea ilmasto– ja hiilikiertomallien kehittämistä ja arviointia. Tämä voi auttaa tiedemiehiä ymmärtämään sekä sitä, miten kasvillisuus reagoi muuttuvaan ilmastoon että sitä, miten se vaikuttaa ilmastoon hiilikiertokulun kautta.