نظارت بر تغییرات آب و هوا از فضا: همه دست روی عرشه برای نجات زمین

• نویسنده:
• نام نویسنده

  آینده نگاری کوانتوم ران
• اکتبر 11، 2022

خلاصه بینش

دانشمندان برای ایجاد استراتژی‌ها و فناوری‌های کاهش بهتر باید اثرات خاص تغییرات آب و هوایی را بدانند. برخی از ماهواره‌های رصد زمین و فناوری‌های مبتنی بر فضا برای ارائه داده‌های قابل اعتماد و بلندمدت در مورد چگونگی تأثیر گازهای گلخانه‌ای بر سیاره استفاده می‌شوند. این اطلاعات محققان را قادر می سازد تا الگوهای در حال ظهور را ببینند و پیش بینی های دقیق تری انجام دهند.

نظارت بر تغییرات آب و هوا از بستر فضایی

نظارت بر محیط زیست از طریق ماهواره های رصد زمین نقش مهمی در درک اکولوژی و جو سیاره ما دارد. این ماهواره ها برای رصد مناطقی که زیرساخت های زمینی در آنها امکان پذیر نیست ضروری هستند. به عنوان مثال، در طول آتش سوزی های ویرانگر در استرالیا در پایان سال 2019، ماهواره ها در ردیابی تأثیر این آتش سوزی ها بر کیفیت هوا در فواصل وسیع، از جمله در فاصله 15,000 کیلومتری در ایالات متحده، نقش مهمی داشتند. علاوه بر ردیابی پدیده های زمینی، این ماهواره ها برای مطالعات اقیانوسی حیاتی هستند. با توجه به اینکه اقیانوس ها تقریباً 70 درصد از سطح زمین را پوشانده اند، آنها برای تنظیم آب و هوا، جذب دی اکسید کربن و حمایت از حیات دریایی که تأمین کننده زندگی جوامع ساحلی است، کلیدی هستند.

آینده فناوری ماهواره‌ای در انتظار پیشرفت‌های قابل توجهی در درک ما از زمین است. یکی از این پیشرفت‌ها، ایجاد یک دوقلوی دیجیتالی دقیق‌تر از زمین است. این مدل دیجیتالی دانشمندان را قادر می‌سازد تا سناریوهای مختلف را شبیه‌سازی کنند و نتایج بالقوه را ارزیابی کنند و توانایی ما برای پیش‌بینی و کاهش چالش‌های محیطی را افزایش دهند. مرز بعدی در رصد فضایی شامل ماموریت های هواشناسی ابرطیفی است. هدف این ماموریت ها ارائه داده های سه بعدی جامع درباره جو زمین است که از داده های سطح زمین پیشی می گیرد. این داده‌های پیشرفته نه تنها بینش عمیق‌تری در مورد پدیده‌های جوی مانند سفر هوایی، آلودگی و طوفان ارائه می‌دهد، بلکه توانایی ما را برای نظارت بر کیفیت آب، تنوع زیستی و سایر شاخص‌های حیاتی زیست‌محیطی بهبود می‌بخشد.

پیامدهای این پیشرفت ها در فناوری ماهواره ای عمیق است. با اطلاعات دقیق تر و به موقع، محققان قادر خواهند بود الگوهای محیطی جهانی را با دقت بیشتری مشاهده کنند. این امر امکان پیش‌بینی دقیق‌تر اثرات تغییرات آب و هوایی، از جمله وقوع خشکسالی، موج گرما و آتش‌سوزی جنگل‌ها را فراهم می‌کند. چنین مشاهدات دقیق برای ابداع استراتژی هایی برای مقابله با این چالش های زیست محیطی بسیار مهم است. 

تاثیر مخرب

در سال 2021، سازمان ملی هوانوردی و فضایی ایالات متحده (ناسا) و آژانس فضایی اروپا (ESA) همکاری مشترکی را برای نظارت بر چگونگی تأثیر تغییرات آب و هوا بر روی زمین از طریق به اشتراک گذاری داده های ماهواره ای و تجزیه و تحلیل اعلام کردند. هر دو آژانس دارای برخی از پیشرفته ترین ابزارها و تیم ها برای نظارت و تحقیق فضا هستند. بر اساس بیانیه مطبوعاتی ESA، این توافقنامه به عنوان الگویی برای همکاری های بین المللی آینده عمل می کند و داده های حیاتی برای رسیدگی به تغییرات آب و هوا و پاسخ به مهم ترین مسائل در علم زمین ارائه می دهد. این همکاری در رأس پروژه های مشترک موجود مانند رصدخانه سیستم زمین است. پروژه رصدخانه بیشتر بر مأموریت های زمینی برای ارائه داده های ضروری در مورد تغییرات آب و هوا، پیشگیری از بلایا، آتش سوزی جنگل ها و فرآیندهای کشاورزی در زمان واقعی تمرکز دارد. 

در همین حال، در سال 2022، ناسا برنامه‌های خود را برای راه‌اندازی یک پروژه ماهواره‌ای به نام TROPICS (مشاهده‌های زمان‌بندی شده ساختار بارش و شدت طوفان با صورت فلکی ست‌های کوچک) اعلام کرد. این آژانس شش ماهواره کوچک (smallsats) را به مدار زمین پرتاب خواهد کرد تا درک بهتری از چگونگی شکل گیری طوفان های استوایی که پیش بینی آنها دشوار بوده است، داشته باشد. این واحدها مجهز به رادیومترهای مایکروویو هستند که پیش‌بینی‌کنندگان را قادر می‌سازد تا رویدادهایی را که در غیر این صورت با چشم غیرمسلح نامرئی نیستند، ببینند.

داده ها برای مدل های عددی پیش بینی آب و هوا به زمین منتقل می شوند. در سال 2021، یک ماهواره آزمایشی پرتاب شد که اطلاعات مهمی در مورد طوفان آیدا ارائه کرد. با افزایش تعداد طوفان ها به دلیل تغییرات آب و هوایی، این افزایش داده ها به محققان کمک می کند طوفان های استوایی را با دقت بیشتری ردیابی کنند.

پیامدهای نظارت بر تغییرات آب و هوا از فضا

پیامدهای گسترده تر نظارت بر تغییرات آب و هوا از فضا ممکن است شامل موارد زیر باشد: 

• شرکت‌های بیشتری مانند اسپیس ایکس روی ایجاد ماهواره‌ها و پهپادهای مبتنی بر هوش مصنوعی برای نظارت بر فضا تمرکز می‌کنند.
• تعداد فزاینده‌ای از کسب‌وکارهای رصد زمین که فناوری‌های نظارتی مختلفی مانند اندازه‌گیری ردپای حرارتی ساختمان‌ها و مدیریت آلودگی هوا را ارائه می‌دهند.
• افزایش مشارکت بین آژانس های فضایی مختلف برای به اشتراک گذاشتن اطلاعات مهم. با این حال، این همکاری به نحوه توسعه سیاست و مقررات فضایی بستگی دارد.
• استارت‌آپ‌هایی که دوقلوهای دیجیتالی از شهرها، جنگل‌های بارانی، اقیانوس‌ها و بیابان‌ها را برای نظارت بر تغییرات اقلیمی ایجاد می‌کنند.
• بحث‌های فزاینده در مورد چگونگی افزایش تعداد ماهواره‌ها، هم برای اهداف نظارتی و هم برای اهداف تجاری، مطالعه فضا را برای اخترشناسان دشوار می‌کند.
• شرکت‌های بیمه سیاست‌ها و حق بیمه‌ها را بر اساس داده‌های زیست‌محیطی دقیق‌تر تنظیم می‌کنند که منجر به ارزیابی دقیق‌تر ریسک برای بلایای طبیعی می‌شود.
• برنامه ریزان شهری با استفاده از داده های ماهواره ای پیشرفته، شهرهایی را طراحی می کنند که با شرایط آب و هوایی در حال تغییر سازگاری بهتری داشته باشند و در نتیجه محیط های شهری تاب آورتر ایجاد شود.
• صنایع کشاورزی از سیستم های نظارتی مبتنی بر ماهواره برای بهینه سازی عملکرد محصول و استفاده از منابع استفاده می کنند که منجر به افزایش امنیت غذایی و شیوه های کشاورزی پایدار می شود.

سوالاتی که باید در نظر گرفته شود

• دیگر چگونه دولت ها می توانند برای نظارت بر تغییرات آب و هوا از فضا همکاری کنند؟
• فناوری‌های بالقوه دیگری که می‌توانند به دانشمندان در نظارت از فضا کمک کنند چیست؟