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通過NASA衛星,帶你看真實的亞馬遜火災

大數據文摘出品

作者:曹培信

朋友圈被亞馬遜森林大火刷屏了。

8月21日,“為亞馬遜祈福”——#PrayforAmazonas成為推特上全球最熱的主題標簽;當天晚上,國內的微博和朋友圈也開始討論“亞馬遜大火”話題,並於次日進一步發酵。

火災主要區域所在的巴西,其政府和總統也被全世界網友指責“不作為”。不知道是輿論的壓力過大還是政府逐漸發現火災確實比往年形勢嚴重,24日,巴西國防部長宣布,將派出4.4萬名軍人前往火災區域執行救火任務。

然而,因為社交媒體上分享的許多照片都來自亞馬遜過去的火災,也有網友呼籲:“不要再傳假圖片了!”,法新社(AFP)還專門為此發布了指南,幫助人們對誤導性照片進行“事實核查”。

輿論總是會引導公眾的情緒,這次的亞馬遜大火牽動了全世界的目光,網友們的環保意識值得讚同,但是對於每年多次發生的森林大火,我們需要的,除了對於對於環境保護的熱忱關切,還需要更加理性的認知,以及對於森林火災更準確的發現和監測能力。

目前NASA對於全球火災的監測相對來說比較全面,根據NASA的數據,亞馬遜今年的火災無論從數量還是規模,形勢確實比往年要嚴重。

而從近20年來對於全球火災的檢測數據來看,火災的發生基本與人類的活動同步,人類用火越多,火災發生越頻繁,但整體上由於刀耕火種的減少,全球火災的數量呈現下降的趨勢

每年幾萬起火災,多系人為

亞馬遜熱帶雨林佔地七百萬平方公里,其中五百五十萬平方公里由雨林覆蓋,這個面積相當於我國陸地面積的一大半。亞馬遜雨林屬於九個國家的領土。其中巴西擁有大部分森林,約佔60%。

亞馬遜每年都會發生上萬次的火災,這些火災的形成原因大多是人為。

巴西是最大的牛肉出口國之一,佔全球商品貿易的20%以上。在過去的二十年裡,巴西的牛群增加了56%。牧場主等到乾燥的季節進行砍伐和焚燒,以便給牛放牧。雖然可以刀耕火種大部分情況是可控的,但不熟練的農民最終可能導致火災。

2004年,巴西政府制定了“亞馬遜森林砍伐預防和控制聯邦行動計劃”(PPCDAM),旨在通過土地使用監管、環境監測和可持續活動降低森林砍伐率,聯邦和私人層面,以及違法行為的法律處罰。

為支持PPCDAM,巴西國家空間研究所(INPE)開始開發監測亞馬遜雨林的系統。早期的一項努力是亞馬遜森林砍伐衛星監測項目(PRODES),該項目是一種基於衛星圖像的高度詳細的方法,用於計算每年的森林大火和森林砍伐損失。2015年,INPE啟動了五個補充項目,作為Terra Brasilis項目的一部分,以監測更接近實時的森林砍伐。其中包括實時毀林檢測系統(DETER)衛星預警系統。每月和每日數據發布在定期更新的巴西環境研究所政府網站上,隨後用年度數據和更準確的PRODES數據證實。

2013-2019,每年1月1日至8月25日,亞馬遜森林火災數量

今年的亞馬遜火災形勢究竟如何?

不僅是巴西政府存在一定的僥幸心理和誤判,許多監測機構也沒有發現幾年的亞馬遜火災形勢超出了往年。

NASA最初在8月中旬報告稱MODIS衛星報告了該地區平均火災數量與過去15年的數據相比:亞馬遜州和朗多尼亞州的年均數高於平均水準,但馬托格羅索州和帕拉州的平均數低於平均水準。

8月19日亞馬遜火災衛星圖,圖片來源:NASA

NASA後來澄清說他們之前評估的數據集是在2019年8月16日之前,到2019年8月26日,美國宇航局納入了最近的MODIS圖像,確認了火災的數量是比往年更高

美國宇航局用於火災探測的主要工具是Terra和Aqua衛星上的中分辨率成像光譜儀(MODIS)。

隨後,NASA便發布了MODIS記錄的2012年以來,亞馬遜火災數量的逐天數據圖,可以看到,到七月下旬,亞馬遜火災的數量與往年相比並沒有明顯的差異,但是從七月下旬到八月以來,數據呈現出了異常的上升趨勢。

2012年-2019年,亞馬遜火災數量的逐天數據

另外,不僅是火災數量的比往年更多,火災的規模也比往年要大。根據MODIS監測的數據顯示,七月下旬以來亞馬遜火災異塵餘生功率呈現了指數級的增長。

2012年-2019年,亞馬遜火災異塵餘生功率的逐天數據

而從範圍來看,今年亞馬遜火災覆蓋面也很廣,下圖是MODIS監測的亞馬遜火災發生的範圍,火災的位置以橙色顯示,城鎮呈現白色;森林覆蓋的區域呈黑色;熱帶稀樹草原和林地呈灰色。

需要注意的是,地圖上的每個點不一定對應於地面上的一個火災。有時一次連續的探測可以記錄為排成一行的多個熱量異常,代表火災的邊緣。

全球來看,火災數量與人類活動同步,整體趨勢下降

不僅是亞馬遜森林,MODIS的在20多年來,觀測了二十年來全球發生的火災。

顏色是基於在1000平方公里區域內觀察到的火災數量(不是大小)的計數。白色像素代表火災數量最多,每天1000平方公里區域內多達30次火災,橙色顯示的是多達10次,而紅色區域每天顯示至1次火災。

可以看到,每年全球火災的趨勢是和人類活動同步的。

隨著農民在4月和5月清理和維護田地,火災開始在歐亞大陸,北美洲和東南亞出現。夏季在北美和歐亞大陸的北方和溫帶森林中,因為在偏遠地區發生用火照明引發了一定數量的火災。

在南美洲和赤道亞洲的熱帶森林中,8月、9月和10月火災爆發較多,因為人們利用旱季來清除熱帶雨林和稀樹草原,以及阻止樹木和灌木侵佔已經清理過的土地。

發生火災最多的是非洲大陸。8月平均每一天,探測到全世界10000個正在燃燒的火災,其中70%發生在非洲。12月和1月,非洲大陸北部出現了大量火災,半年後,火宅趨勢向南移動,實際上,全球火災通常在8月和9月達到峰值,與南半球的主要火災季節,特別是非洲是相吻合。

從MODIS開始收集測量結果以來,研究人員發現,每年每平方公里火災總數是呈現下降的趨勢。從2003年到2015年,下降了大約25%。

2003年到2015年全球火災數量,圖片來源:NASA

NASA太空飛行科學家Niels Andela解釋說,減少的原因來自於長期以來刀耕火種的習慣已經減少,人們越來越多地使用機器來清除植物而不是使用火。

火災監測,目前還是衛星為主

目前,NASA有兩種不同類型的衛星系統來幫助跟蹤全球火災: 極地軌道微信和地球同步衛星。

像NASA的Terra和Aqua衛星以及ASA和noaa的Suomi NPP衛星這樣的極地軌道衛星提供了全球每天兩次的火災和煙霧的詳細視圖。

相比之下,地球同步衛星比如GOES (由NOAA運作,但由NASA設計和建造)繞地球軌道運行的赤道面周期為24小時,與地球自轉的速度相同,因此它們在赤道上方保持固定的經度。

這使得地球同步衛星能夠提供地球部分地區的頻繁(5分鐘)重複成像; 然而,它們的空間分辨率通常比極地軌道衛星要低得多(在地球表面以上約700公里)。

在這些衛星上則搭載了各式各樣監測儀器,比如Terra上的熱異塵餘生和反射異塵餘生儀(ASTER)、多角度成像光譜異塵餘生計(MISR)和對流層汙染測量器(MOPITT),Aqua上的大氣紅外探測器(AIRS),以及上文中提到的Modis,在Terra和Aqua上都有搭載。

AIRS探測的亞馬遜地區火災相關的一氧化碳在大氣層高處的運動,圖片來源:NASA

另外,飛機上的機載可見/紅外成像分光儀,超光譜熱發射光譜儀(HyTES)以及無人機上的合成孔徑雷達也可進行相關的檢測。

我國從1987的大興安嶺5·6特大火災起,就建立了全國的森林火災監測系統,例如高分系列衛星,在近幾年的雲南、山東重大森林火災都發揮了重要作用。

森林偶發的火災有時候是自然調節,通過野火清理出較大空間,使樹木長得更高更壯。但英國牛津大學生態系統科學教授馬利(Yadvinder Malhi)說,潮濕的雨林起火,幾乎都是人禍,極少是天災。

森林火災的防治無疑是重要的。前些年巴西在環保領域有著不錯的聲譽,然而自2014年巴西經濟衰退到2019年軍人出身的巴西新總統博爾索納羅上台,砍伐森林、開辟新土地成了不可扭轉的趨勢——這位總統競選時以及表示支持對亞馬遜森林的保護。

保護環境和發展經濟之間似乎總是在博弈。比起多愁善感和煽風點火,環境保護需要的是更多的理性。

https://en.wikipedia.org/wiki/Amazon_rainforest

https://en.wikipedia.org/wiki/National_Institute_for_Space_Research

https://earthobservatory.nasa.gov/images/145498/uptick-in-amazon-fire-activity-in-2019

https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasas-airs-maps-carbon-monoxide-from-brazil-fires

https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7046

https://www.nasa.gov/mission_pages/fires/main/index.html

https://earthobservatory.nasa.gov/images/145421/building-a-long-term-record-of-fire?src=eoa-iotd

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