دراسة ديناميكيات النظام البيئي العالمي

مشروع GEDI ( يُلفظ / ˈdʒɛdaɪ / )، وهو مشروع بحثي عالمي لديناميكيات النظم البيئية، هو مهمة رصد جوي باستخدام تقنية LiDAR، أطلقتها وكالة ناسا لقياس مدى مساهمة إزالة الغابات في تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي . _[ 1 ^{] [ 2 ] تم تركيب} جهاز LiDAR كامل الموجة على محطة الفضاء الدولية لتوفير أولى الملاحظات العالمية عالية الدقة للبنية الرأسية للغابات. سيتيح هذا للعلماء رسم خرائط للموائل والكتلة الحيوية ، لا سيما في المناطق الاستوائية، مما يوفر تفاصيل دقيقة عن دورة الكربون على الأرض . ^{[ 3 ]} على الرغم من أن مشروع GEDI طُوّر في الأصل لرصد الكتلة الحيوية ودورة الكربون، فقد تم استكشاف إمكانيات أخرى أيضًا، مثل رصد مستوى المياه الداخلية وتوليد نماذج الارتفاع الرقمية . ^{[ 4 ]}

الباحث الرئيسي هو رالف دوبايا، من جامعة ميريلاند . أما نائب الباحث الرئيسي وعالم الأجهزة فهو جيه برايان بلير من مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا .

تم اختيار GEDI بشكل تنافسي كمهمة تابعة لبرنامج أدوات مشاريع الأرض التابع لناسا (EVI) في عام 2014. وتبلغ تكلفة GEDI 94 مليون دولار، وتقودها جامعة ميريلاند بالتعاون مع مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا . ^{[ 5 ]}

يرتبط تغير المناخ ارتباطًا وثيقًا بدورة الكربون. ^{[ 3 ]} يُنتج مشروع GEDI بيانات عالية الدقة بتقنية قياس المسافة بالليزر للبنية ثلاثية الأبعاد لغابات الأرض، مما سيوفر إجابات عن كيفية مساهمة إزالة الغابات في تركيزات _ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، وكمية الكربون التي ستمتصها الغابات في المستقبل، وكيف سيؤثر تدهور الموائل على التنوع البيولوجي العالمي ودورة المياه . ^{[ 1 ]} وهذا بدوره ذو قيمة أيضًا للتنبؤات الجوية ، وإدارة الغابات ، ومراقبة الأنهار الجليدية والغطاء الثلجي. ^{[ 1 ]} بشكل عام، سيساعد مشروع GEDI على فهم أفضل لكيفية عمل الأرض كنظام حيوي.

يُوفر نظام الليدار التابع لـ GEDI بيانات ارتفاع دقيقة مُحددة الموقع الجغرافي، مما يُحسّن بشكل كبير نماذج الارتفاع الرقمية العالمية (DEMs). وبفضل العدد الهائل من نقاط البيانات التي يستطيع GEDI جمعها، فإنه يُوفر أساسًا أقوى لنماذج الارتفاع الرقمية ويُقلل من أخطاء النظام بشكل أكبر مقارنةً بنظام ICESat . ^{[ 6 ]}

أُطلق الجهاز في 5 ديسمبر 2018 على متن صاروخ فالكون 9 ، وهو جزء من مهمة سبيس إكس CRS-16 . وُضع الجهاز على وحدة كيبو التابعة لوحدة التجارب اليابانية المكشوفة (JEM-EF) لمدة عامين. ^{[ 1 ] [ 7 ]} بعد ثلاثة أشهر، بدأ جهاز GEDI بجمع البيانات للاستخدام العلمي في 25 مارس 2019. ^{[ 1 ]} يقود المهمة البروفيسور رالف دوبايا من جامعة ميريلاند. عند انتهاء مهمته التي استمرت عامين، سيتم فصل جهاز GEDI عن وحدة JEM-EF وتحميله في صندوق كبسولة دراغون أخرى للتخلص منه. ^{[ 8 ]}

جهاز GEDI هو نظام ليزري من فئة الجيوديسيا ، يعتمد على تقنية الكشف الضوئي وتحديد المدى ( Lidar )، ويتكون من ثلاثة ليزرات تُنتج ثمانية مسارات رصد متوازية. يُطلق كل ليزر 242 نبضة في الثانية، مُضيئًا بقعة قطرها 25 مترًا (بصمة) على السطح، حيث تُقاس البنية ثلاثية الأبعاد. تفصل بين كل بصمة وأخرى مسافة 60 مترًا على طول المسار، بينما تبلغ المسافة العرضية بين المسارات الثمانية حوالي 600 متر. من المتوقع أن يُنتج جهاز GEDI حوالي 10 مليارات عملية رصد خالية من السحب خلال مدة مهمته الاسمية البالغة 24 شهرًا. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 5 ]}

باستخدام  تلسكوب قطره 80 سم مُثبّت أسفل الجهاز، سيتمكن مرصد GEDI من استقبال نبضات الضوء المنعكسة من سطح الأرض وجمع معلومات حول البنية ثلاثية الأبعاد للمنطقة المدروسة. يحتوي الجهاز، على منصته البصرية، على ثلاث وحدات تذبذب شعاعي (BDU)، وثلاثة موسعات شعاعية، وثلاثة أجهزة تتبع نجوم، وثلاثة ليزرات HOMER. ^{[ 9 ]} وقد قام ببناء ليزرات HOMER الثلاثة وتركيبها على مرصد GEDI كلٌ من د. باري كويل، وفرقان ل. شيراغ، وإريك أ. فريز.

صُممت أجهزة GEDI لجمع البيانات بين خطي عرض 51.6° شمالاً و51.6° جنوباً. وفي هذه المنطقة، تجمع GEDI بيانات من حوالي أربعة بالمائة من سطح الأرض، بما في ذلك الغابات الاستوائية والمعتدلة. ^{[ 10 ]}

لا يمكن لنظام الليدار أن يعمل بكفاءة إلا فوق المناطق الخالية نسبياً من السحب. فالغطاء السحابي الكثيف يحجب نبضات الليزر ويمنع إجراء قياسات دقيقة. ^{[ 10 ]}

يستخدم نظام GEDI نظام توجيه نشط عبر المسار للمساعدة في إظهار المناطق التي لا تُغطى عادةً بسبب نمط مدار محطة الفضاء الدولية . يحدث هذا لأن محطة الفضاء الدولية لا تُحافظ على مدار متكرر، وقد تعلق في رنين مداري يُكرر مسارات مدارية، مما يؤدي إلى فجوات تغطية كبيرة. ^{[ 10 ]}