NISAR 将帮助研究人员探索地球森林和湿地生态系统的变化如何影响全球碳循环和气候变化。在 2024 年初发射升空后，NISAR 雷达卫星任务将提供对森林和湿地这两类生态系统的详细了解，这两类生态系统对自然调节大气中的温室气体至关重要，而温室气体正在推动全球气候变化。
NISAR 将利用雷达研究世界各地生态系统的变化，例如危地马拉北部蒂卡尔国家公园的这片森林，以了解这些地区如何受到气候变化和人类活动的影响，以及它们在全球碳循环中发挥的作用。资料来源：美国国际开发署
NASA-ISRO合成孔径雷达任务（NISAR）是美国国家航空航天局（NASA）和印度空间研究组织（ISRO）的一项联合任务，其精密的雷达系统进入轨道后，每12天将对地球几乎所有的陆地和冰面扫描两次。它收集到的数据将帮助研究人员了解这两种生态系统的两个关键功能：碳的捕获和释放。
NISAR 是 NASA-ISRO 合成孔径雷达的缩写，如图所示，这是美国和印度太空机构首次合作开发地球观测任务的硬件。它的两个雷达系统将每 12 天两次监测地球上几乎所有陆地和冰面的变化。图片来源：NASA/JPL-Caltech
森林将碳储存在树木的木材中；湿地将碳储存在有机土壤层中。无论是逐渐还是突然破坏这两个系统，都会加速二氧化碳和甲烷释放到大气中。在全球范围内跟踪这些土地覆盖的变化将有助于研究人员研究其对碳循环的影响--碳在大气、陆地、海洋和生物之间的流动过程。
位于南加州的美国国家航空航天局喷气推进实验室的 NISAR 项目科学家保罗-罗森说："NISAR 上的雷达技术将使我们能够在空间和时间上对地球进行全面透视。它能让我们真正可靠地了解地球陆地和冰层的确切变化情况"。
跟踪森林砍伐
在人类造成的温室气体净排放量中，林业和其他土地使用变化约占 11%。NISAR的数据将使我们更好地了解世界各地森林的消失是如何影响碳循环并导致全球变暖的。
国际空间研究组织 NISAR 科学团队共同负责人、生态系统科学家 Anup Das 说："在全球范围内，我们对陆地生态系统，特别是森林的碳源和碳汇了解不多。因此，我们希望 NISAR 能够极大地帮助解决这一问题，尤其是在密度较低的森林中，因为这些森林更容易受到砍伐和退化的影响。"
NISAR 将跟踪湿地洪水，研究这些富含碳的生态系统如何应对气候变化。它将生成像这样的图像，这些图像来自2013年飞越秘鲁上空的机载雷达。黑色为水，灰色为雨林，绿色为低植被，红色和粉红色为被淹没的植物。资料来源：NASA/JPL-Caltech
来自 NISAR L 波段雷达的信号将穿透森林树冠的枝叶，从树干和下面的地面上反弹回来。通过分析反射回来的信号，研究人员将能够估算出一个足球场那么小的区域内的森林覆盖密度。通过连续的轨道传递，它将能够跟踪一段森林是否随着时间的推移而被砍伐或清除。这些数据将在清晨和傍晚以及任何天气情况下收集，它们还能提供导致变化的线索，如疾病、人类活动或火灾。
对于研究刚果和亚马逊流域等经常被云层覆盖的广袤雨林来说，这是一套非常重要的能力，因为这些地区每年都会损失数百万英亩的林地。火灾会直接向空气中释放碳，而森林退化则会减少对大气中二氧化碳的吸收。
NISAR科学团队成员、地球大数据有限责任公司（Earth Big Data LLC）创始人约瑟夫-凯尔多弗（Josef Kellndorfer）说，这些数据还有助于改进对森林砍伐和森林退化以及森林增长的核算，因为依赖伐木的国家正努力转向更可持续的做法。他补充说："减少森林砍伐和退化是解决全球大部分碳排放问题的低悬果实。"
为了展示 NISAR 将生成的图像类型，研究人员展示了这张合成图像，该图像使用了日本两次 L 波段合成孔径雷达任务的数据，揭示了 1996 年至 2007 年间巴西新古河流域的土地覆盖变化。黑色显示的是 1996 年前被改造为农田的森林区域，红色显示的是 2007 年之前被清理的其他区域。资料来源：伍德威尔气候研究中心/Earth Big Data LLC。数据由经济产业省和日本宇宙航空研究开发机构提供
湿地是另一个碳难题：沼泽、沼泽、泥炭地、淹没的森林、沼泽和其他湿地虽然只占陆地表面的 5%-8%，却拥有地球土壤中 20%-30%的碳。
当湿地被洪水淹没时，细菌就会开始消化土壤中的有机物（主要是死去的植物）。通过这一自然过程，湿地成为地球上最大的天然温室气体甲烷来源。同时，当湿地干涸时，它们储存的碳会暴露在氧气中，释放出二氧化碳。
NISAR科学小组成员、JPL碳循环和生态系统研究员Erika Podest说："这些是巨大的碳库，可以在相对较短的时间内释放出来。"
人们对气候变化导致的气温和降水模式变化，以及人类活动（如开发和农业）如何影响湿地洪水泛滥的程度、频率和持续时间了解较少。NISAR 将能够对洪水进行监测，通过反复监测，研究人员将能够跟踪湿地淹没的季节和年度变化以及长期趋势。
NISAR科学小组成员、JPL湿地研究员布鲁斯-查普曼（Bruce Chapman）说，通过将NISAR的湿地观测数据与单独的温室气体释放数据结合起来，研究人员能够获得有助于湿地生态系统管理的见解。
NISAR将于2024年初从印度南部发射。除了跟踪生态系统的变化，它还将收集有关陆地运动的信息，帮助研究人员了解地震、火山爆发、山体滑坡、沉降和隆起（地表下沉和隆起）的动态。它还将跟踪冰川和海冰的移动和融化情况。