Φασματικές Υπογραφές Βλάστησης

Η βλάστηση καλύπτει ένα μεγάλο μέρος της εδαφικής επιφάνειας της γης. Ο ρόλος της σχετικά με τη ρύθμιση της θερμοκρασίας του πλανήτη, την απορρόφηση του CO₂ και άλλες σημαντικές λειτουργείες, την κάνουν ένα πολύ σημαντικό και ενδιαφέρον είδος που καλύπτει την επιφάνεια της Γής. Η τηλεπισκόπηση μπορεί να εκμεταλλευτεί τον τρόπο με τον οποίο η βλάστηση ανακλά την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια και να λάβει πληροφορίες σχετικά με τη βλάστηση.

Η κυτταρική δομή των φύλλων και η αλληλεπίδρασή τους με την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια. Η μεγαλύτερη ποσότητα του ορατού φωτός απορροφάται, ενώ περίπου το μισό της ενέργειας στο κοντινό υπέρυθρο ανακλάται.

Κάτω από την άνω επιδερμίδα (το λεπτό στρώμα των κυττάρων που αποτελεί την άνω επιφάνεια του φύλλου), υπάρχουν κυρίως δύο στρώσεις κυττάρων. Η πάνω στρώση είναι το δρυφακτοειδές παρέγχυμα και αποτελείται από επιμήκη κύτταρα, τοποθετημένα κατακόρυφα και παράλληλα σε ένα επίπεδο. Σε αυτό το στρώμα βρίσκεται και η μεγαλύτερη ποσότητα της χλωροφύλλης , μια πρωτεΐνη που είναι υπεύθυνη για τη συγκέντρωση της ηλιακής ενέργειας και την παροχή ενέργειας για τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Το δεύτερο επίπεδο κυττάρων είναι το σπογγώδες παρέγχυμα, που αποτελείται από κύτταρα με ακανόνιστο σχήμα και με πολλά κενά μεταξύ τους, μέσα στα οποία γίνεται η κυκλοφορία των αερίων.

Εκτός από τη χλωροφύλλη, το δρυφακτοειδές παρέγχυμα περιέχει και άλλες χρωστικές ουσίες, όπως τα καροτενοειδή, τις ανθοκυανίνες και άλλα, τα οποία είναι επίσης υπεύθυνα για την απορρόφηση του φωτός. Λόγω αυτών των χρωστικών, η περισσότερη από την ορατή ηλεκτρομαγνητική ενέργεια απορροφάται, ειδικά στη μπλε και κόκκινη περιοχή του ορατού φάσματος. Η απορρόφηση στις πράσινες περιοχές είναι λίγο πιο χαμηλή, και αυτός είναι ο λόγος που η βλάστηση φαίνεται πράσινη με το ανθρωπινό μάτι. Έτσι, πολύ λίγη ενέργεια ξεφεύγει από το δρυφακτοειδές παρέγχυμα και αντανακλάται πίσω προς τον ουρανό. Αντιθέτως, στην κοντινή υπέρυθρη περιοχή του φάσματος (NIR) η ενέργεια δεν επηρεάζεται από αυτές τις χρωστικές ουσίες και σχεδόν πλήρως διαπερνά το δρυφακτοειδές παρέγχυμα. Όταν φτάνει στο σπογγώδες παρέγχυμα, η παρουσία των κενών προκαλεί τη διάθλαση της ενέργειας στο κοντινό υπέρυθρο σε διάφορες κατευθύνσεις. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα περίπου το μισό της ενέργειας να περνάει μέσα από το φύλλο και να διαφεύγει από την κάτω επιδερμίδα και προς το έδαφος, ενώ το άλλο μισό ανακλάται και εξέρχεται από την πάνω επιδερμίδα, προς τον ουρανό.

Οι αισθητήρες που καταγράφουν το ηλεκτρομαγνητικό σήμα της βλάστησης δέχονται πολυ χαμηλό σήμα στην μπλέ και κόκκινη περιοχή, κάπως εντονότερο σήμα στην πράσινη και πολύ ισχυρο στην κοντινή υπέρυθρη περιοχή του φάσματος. Εάν η ισχύς του σήματος για την κάθε περιοχή του φάσματος παρουσιαστεί σε ένα γράφημα, θα είναι κάπως έτσι:

Φασματική υπογραφή βλάστησης. Η βλάστηση έχει χαμηλή ανάκλαση στην ορατή περιοχή του φάσματος και υψηλή ανακλαση στο κοντινό υπέρυθρο

Ο συνδυασμός χαμηλής ορατής ανάκλασης και υψηλής ανακλασης στο κοντινό υπέρυθρο είναι μοναδική για τα περισσότερα είδη βλάστησης και γι' αυτό είναι γνωστή ως φασματική υπογραφή βλάστησης.