从太空监测气候变化：齐心协力拯救地球

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  量子运行远见
• 2022 年 10 月 11 日

洞察总结

科学家需要了解气候变化的具体影响，以制定更好的缓解战略和技术。 一些地球观测卫星和天基技术正被用于提供有关温室气体如何影响地球的可靠的长期数据。 这些信息使研究人员能够看到新出现的模式并做出更准确的预测。

从空间背景监测气候变化

通过地球观测卫星进行环境监测对于了解地球的生态和大气起着至关重要的作用。这些卫星对于观测地面基础设施不可行的区域至关重要。例如，在 2019 年底澳大利亚发生毁灭性森林大火期间，卫星在追踪这些火灾对远距离空气质量的影响方面发挥了重要作用，其中包括远至 15,000 公里外的美国。除了跟踪陆地现象外，这些卫星对于海洋研究也至关重要。鉴于海洋覆盖了地球表面约 70%，它们对于调节气候、吸收二氧化碳以及支持为沿海社区提供生计的海洋生物至关重要。

卫星技术的未来必将为我们对地球的了解带来重大进步。其中一项进展是创建更精确的地球数字孪生。该数字模型将使科学家能够模拟各种场景并评估潜在结果，从而增强我们预测和缓解环境挑战的能力。天基观测的下一个前沿包括高光谱气象任务。这些任务旨在提供有关地球大气层的全面三维数据，超越地表数据。这些增强的数据不仅可以更深入地了解航空旅行、污染和台风等大气现象，还可以提高我们监测水质、生物多样性和其他关键环境指标的能力。

卫星技术的这些进步的影响是深远的。有了更详细、更及时的信息，研究人员将能够更精确地观察全球环境模式。这将使我们能够更准确地预测气候变化的影响，包括干旱、热浪和森林火灾的发生。此类详细的观察对于制定应对这些环境挑战的策略至关重要。 

破坏性影响

2021 年，美国国家航空航天局 (NASA) 和欧洲航天局 (ESA) 宣布建立合作伙伴关系，通过共享卫星数据和分析来监测气候变化如何影响地球。 这两个机构都拥有一些最先进的空间监测和研究工具和团队。 根据欧空局的新闻稿，该协议将作为未来国际合作的典范，提供对应对气候变化和解决地球科学最紧迫问题至关重要的数据。 这种合作是在地球系统天文台等现有联合项目的基础上进行的。 该天文台项目更多地关注基于地球的任务，以提供有关气候变化、防灾、森林火灾和实时农业过程的基本数据。 

与此同时，NASA 宣布计划在 2022 年启动一个名为 TROPICS（利用小卫星星座对降水结构和风暴强度进行时间分辨观测）的卫星项目。该机构将向轨道发射六颗小型卫星（小卫星），以更好地了解难以预测的热带气旋是如何形成的。这些装置配备了微波辐射计，使预报员能够看到肉眼看不见的事件。

这些数据将被传输回地球用于数值天气预报模型。 2021 年，发射了一颗测试卫星，提供了有关飓风艾达的重要信息。随着气候变化导致飓风变得更加频繁，这些增加的数据将帮助研究人员更准确地跟踪热带风暴。

从太空监测气候变化的意义

从太空监测气候变化的更广泛影响可能包括： 

• 更多的公司，比如SpaceX，专注于制造人工智能驱动的卫星和无人机，用于空间监测。
• 越来越多的地球观测企业提供不同的监测技术，例如测量建筑物的热足迹和管理空气污染。
• 加强不同空间机构之间的伙伴关系，以共享重要信息。 然而，这种合作将取决于太空政治和法规的发展方式。
• 初创公司创建城市、热带雨林、海洋和沙漠的数字双胞胎，以监测气候变化。
• 关于越来越多的用于监测和商业目的的卫星如何使天文学家难以研究太空的争论越来越多。
• 保险公司根据更精确的环境数据调整保单和保费，从而对自然灾害进行更准确的风险评估。
• 城市规划者利用增强的卫星数据来设计更能适应不断变化的气候条件的城市，从而形成更具弹性的城市环境。
• 农业行业采用卫星监测系统来优化作物产量和资源利用，从而提高粮食安全和可持续农业实践。

需要考虑的问题

• 政府还能如何合作从太空监测气候变化？
• 还有哪些其他潜在技术可以帮助科学家从外太空进行监测？