通过NASA卫星,带你看真实的亚马逊火灾

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大数据文摘出品
作者：曹培信

朋友圈被亚马逊森林大火刷屏了。
8月21日，“为亚马逊祈福”——#PrayforAmazonas成为推特上全球最热的主题标签；当天晚上，国内的微博和朋友圈也开始讨论“亚马逊大火”话题，并于次日进一步发酵。
火灾主要区域所在的巴西，其政府和总统也被全世界网友指责“不作为”。不知道是舆论压力过大还是政府逐渐发现火灾确实比往年形势严重，24日，巴西国防部长宣布，将派出4.4万名军人前往火灾区域执行救火任务。
然而，因为社交媒体上分享的许多照片大多来自亚马逊过去的火灾，也有网友呼吁：“不要再传假图片了！”，法新社（AFP）还专门为此发布了指南，帮助人们对误导性照片进行“事实核查”。
舆论总是会引导公众的情绪，这次的亚马逊大火牵动了全世界的目光，网友们的环保意识值得赞同，但是对于每年多次发生的森林大火，我们需要的，除了对于环境保护的热忱关切，还需要更加理性的认知，以及对于森林火灾更准确的发现和监测能力。
目前NASA对于全球火灾的监测相对来说比较全面，根据NASA的数据，亚马逊今年的火灾无论从数量还是规模，形势确实比往年要严重。
而从近20年来对于全球火灾的监测数据来看，火灾的发生基本与人类的活动同步，人类用火越多，火灾发生越频繁，但整体上由于刀耕火种的减少，全球火灾的数量呈现下降的趋势。
每年几万起火灾，多系人为

亚马逊热带雨林占地七百万平方公里，其中五百五十万平方公里由雨林覆盖，这个面积相当于我国陆地面积的一大半。亚马逊雨林属于九个国家的领土，其中巴西拥有大部分森林，约占60%。
亚马逊每年都会发生上万次的火灾，这些火灾的形成原因大多是人为。
巴西是最大的牛肉出口国之一，占全球商品贸易的20％以上。在过去的二十年里，巴西的牛群增加了56％。牧场主等到干燥的季节进行砍伐和焚烧，以便给牛放牧。虽然可以刀耕火种大部分情况是可控的，但不熟练的农民最终可能导致火灾。



2004年，巴西政府制定了“亚马逊森林砍伐预防和控制联邦行动计划”（PPCDAM），旨在通过土地使用监管、环境监测和可持续活动降低森林砍伐率，联邦和私人层面违法行为的法律处罚。
为支持PPCDAM，巴西国家空间研究所（INPE）开始开发监测亚马逊雨林的系统。早期的一项成果是亚马逊森林砍伐卫星监测项目（PRODES），该项目是一种基于卫星图像的高度详细的方法，用于计算每年的森林大火和森林砍伐损失。2015年，INPE启动了五个补充项目，作为Terra Brasilis项目的一部分，以监测更接近实时的森林砍伐。其中包括实时毁林检测系统（DETER）和卫星预警系统。每月和每日数据发布在定期更新的巴西环境研究所政府网站上，随后用年度数据和更准确的PRODES数据证实。



2013-2019，每年1月1日至8月25日，亚马逊森林火灾数量

今年的亚马逊火灾形势究竟如何？

不仅是巴西政府存在一定的侥幸心理和误判，许多监测机构也没有发现今年的亚马逊火灾形势超出了往年。
NASA最初在8月中旬报告称MODIS卫星报告了该地区平均火灾数量与过去15年的数据相比：亚马逊州和朗多尼亚州的年均数高于平均水平，但马托格罗索州和帕拉州的平均数低于平均水平。



8月19日亚马逊火灾卫星图，图片来源：NASA

NASA后来澄清说他们之前评估的数据集是在2019年8月16日之前，到2019年8月26日，美国宇航局纳入了最近的MODIS图像，确认了火灾的数量是比往年更高。
美国宇航局用于火灾探测的主要工具是Terra和Aqua卫星上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）。
随后，NASA便发布了MODIS记录的2012年以来，亚马逊火灾数量的逐天数据图，可以看到，到七月下旬，亚马逊火灾的数量与往年相比并没有明显的差异，但是从七月下旬到八月以来，数据呈现出了异常的上升趋势。



2012年-2019年，亚马逊火灾数量的逐天数据

另外，不仅是火灾数量的比往年更多，火灾的规模也比往年要大。根据MODIS监测的数据显示，七月下旬以来亚马逊火灾辐射功率呈现了指数级的增长。



2012年-2019年，亚马逊火灾辐射功率的逐天数据

而从范围来看，今年亚马逊火灾覆盖面也很广，下图是MODIS监测的亚马逊火灾发生的范围，火灾的位置以橙色显示，城镇呈现白色；森林覆盖的区域呈黑色；热带稀树草原和林地呈灰色。



需要注意的是，地图上的每个点不一定对应于地面上的一个火灾。有时一次连续的探测可以记录为排成一行的多个热量异常，代表火灾的边缘。

全球来看，火灾数量与人类活动同步，整体趋势下降

不仅是亚马逊森林，MODIS的在20多年来，观测了二十多年来全球发生的火灾。


video: https://mp.weixin.qq.com/mp/readtemplate?t=pages/video_player_tmpl&action=mpvideo&auto=0&vid=wxv_960995168998588417
颜色是基于在1000平方公里区域内观察到的火灾数量（不是大小）的计数。白色像素代表火灾数量最多，每天1000平方公里区域内多达30次火灾，橙色显示的是多达10次，而红色区域每天显示至1次火灾。
可以看到，每年全球火灾的趋势是和人类活动同步的。
随着农民在4月和5月清理和维护田地，火灾开始在欧亚大陆，北美洲和东南亚出现。夏季在北美和欧亚大陆的北方和温带森林中，因为在偏远地区发生用火照明引发了一定数量的火灾。
在南美洲和赤道亚洲的热带森林中，8月、9月和10月火灾爆发较多，因为人们利用旱季来清除热带雨林和稀树草原，以及阻止树木和灌木侵占已经清理过的土地。
发生火灾最多的是非洲大陆。8月平均每一天，探测到全世界10000个正在燃烧的火灾，其中70％发生在非洲。12月和1月，非洲大陆北部出现了大量火灾，半年后，火宅趋势向南移动，实际上，全球火灾通常在8月和9月达到峰值，与南半球的主要火灾季节，特别是非洲是相吻合。
从MODIS开始收集测量结果以来，研究人员发现，每年每平方公里火灾总数是呈现下降的趋势。从2003年到2015年，下降了大约25％。



2003年到2015年全球火灾数量，图片来源：NASA

NASA太空飞行科学家Niels Andela解释说，减少的原因来自于长期以来刀耕火种的习惯已经减少，人们越来越多地使用机器来清除植物而不是使用火。
火灾监测，目前还是卫星为主

目前，NASA有两种不同类型的卫星系统来帮助跟踪全球火灾: 极地轨道卫星和地球同步卫星。
像NASA的Terra和Aqua卫星以及ASA和noaa的Suomi NPP卫星这样的极地轨道卫星提供了全球每天两次的火灾和烟雾的详细视图。
相比之下，地球同步卫星比如GOES (由NOAA运作，但由NASA设计和建造)绕地球轨道运行的赤道面周期为24小时，与地球自转的速度相同，因此它们在赤道上方保持固定的经度。
这使得地球同步卫星能够提供地球部分地区的频繁(5分钟)重复成像; 然而，它们的空间分辨率通常比极地轨道卫星要低得多(在地球表面以上约700公里)。
在这些卫星上则搭载了各式各样监测仪器，比如Terra上的热辐射和反射辐射仪(ASTER)、多角度成像光谱辐射计(MISR)和对流层污染测量器(MOPITT)，Aqua上的大气红外探测器(AIRS)，以及上文中提到的Modis，在Terra和Aqua上都有搭载。



AIRS探测的亚马逊地区火灾相关的一氧化碳在大气层高处的运动，图片来源：NASA

另外，飞机上的机载可见/红外成像分光仪，超光谱热发射光谱仪(HyTES)以及无人机上的合成孔径雷达也可进行相关的检测。
我国从1987的大兴安岭5·6特大火灾起，就建立了全国的森林火灾监测系统，例如高分系列卫星，在近几年的云南、山东重大森林火灾都发挥了重要作用。
森林偶发的火灾有时候是自然调节，通过野火清理出较大空间，使树木长得更高更壮。但英国牛津大学生态系统科学教授马利（Yadvinder Malhi）说，潮湿的雨林起火，几乎都是人祸，极少是天灾。
森林火灾的防治无疑是重要的。前些年巴西在环保领域有着不错的声誉，然而自2014年巴西经济衰退到2019年军人出身的巴西新总统博尔索纳罗上台，砍伐森林、开辟新土地成了不可扭转的趋势——这位总统竞选时以及表示支持对亚马逊森林的保护。

保护环境和发展经济之间似乎总是在博弈。比起多愁善感和煽风点火，环境保护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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