從太空監測氣候變化：齊心協力拯救地球

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  量子運行遠見
• 2022 年 10 月 11 日

洞察總結

科學家需要了解氣候變化的具體影響，以製定更好的緩解戰略和技術。 一些地球觀測衛星和天基技術正被用於提供有關溫室氣體如何影響地球的可靠的長期數據。 這些信息使研究人員能夠看到新出現的模式並做出更準確的預測。

從空間背景監測氣候變化

透過地球觀測衛星進行環境監測對於了解地球的生態和大氣起著至關重要的作用。這些衛星對於觀測地面基礎設施不可行的區域至關重要。例如，在 2019 年底澳洲發生毀滅性森林大火期間，衛星在追蹤這些火災對遠距離空氣品質的影響方面發揮了重要作用，其中包括遠至 15,000 公里外的美國。除了追蹤陸地現像外，這些衛星對於海洋研究也至關重要。鑑於海洋覆蓋了地球表面約 70%，它們對於調節氣候、吸收二氧化碳以及支持為沿海社區提供生計的海洋生物至關重要。

衛星技術的未來必將為我們對地球的了解帶來重大進步。其中一項進展是創建更精確的地球數位孿生。這個數位模型將使科學家能夠模擬各種場景並評估潛在結果，從而增強我們預測和緩解環境挑戰的能力。天基觀測的下一個前緣包括高光譜氣象任務。這些任務旨在提供有關地球大氣層的全面三維數據，超越地表數據。這些增強的數據不僅可以更深入地了解航空旅行、污染和颱風等大氣現象，還可以提高我們監測水質、生物多樣性和其他關鍵環境指標的能力。

衛星技術的這些進步的影響是深遠的。有了更詳細、更及時的信息，研究人員將能夠更精確地觀察全球環境模式。這將使我們能夠更準確地預測氣候變遷的影響，包括乾旱、熱浪和森林火災的發生。此類詳細的觀察對於制定應對這些環境挑戰的策略至關重要。 

破壞性影響

2021 年，美國國家航空航天局 (NASA) 和歐洲航天局 (ESA) 宣佈建立合作夥伴關係，通過共享衛星數據和分析來監測氣候變化如何影響地球。 這兩個機構都擁有一些最先進的空間監測和研究工具和團隊。 根據歐空局的新聞稿，該協議將作為未來國際合作的典範，提供對應對氣候變化和回答地球科學最緊迫問題至關重要的數據。 這種合作是在地球系統天文台等現有聯合項目的基礎上進行的。 該天文台項目更多地關注基於地球的任務，以提供有關氣候變化、防災、森林火災和實時農業過程的基本數據。 

同時，NASA 宣布計畫在 2022 年啟動一個名為 TROPICS（利用小衛星星座對降水結構和風暴強度進行時間分辨觀測）的衛星計畫。該機構將向軌道發射六顆小型衛星（小衛星），以便更好地了解難以預測的熱帶氣旋是如何形成的。這些裝置配備了微波輻射計，使預報員能夠看到肉眼看不見的事件。

這些數據將被傳回地球用於數值天氣預報模型。 2021 年，發射了一顆測試衛星，提供了有關颶風艾達的重要資訊。隨著氣候變遷導致颶風變得更加頻繁，這些增加的數據將有助於研究人員更準確地追蹤熱帶風暴。

從太空監測氣候變化的意義

從太空監測氣候變化的更廣泛影響可能包括： 

• 更多的公司，比如SpaceX，專注於製造人工智能驅動的衛星和無人機，用於空間監測。
• 越來越多的地球觀測企業提供不同的監測技術，例如測量建築物的熱足跡和管理空氣污染。
• 加強不同空間機構之間的伙伴關係，以共享重要信息。 然而，這種合作將取決於太空政治和法規的發展方式。
• 初創公司創建城市、熱帶雨林、海洋和沙漠的數字雙胞胎，以監測氣候變化。
• 關於越來越多的用於監測和商業目的的衛星如何使天文學家難以研究太空的爭論越來越多。
• 保險公司根據更精確的環境數據調整保單和保費，從而對自然災害進行更準確的風險評估。
• 城市規劃者利用增強的衛星數據來設計更能適應不斷變化的氣候條件的城市，從而形成更具彈性的城市環境。
• 農業產業採用衛星監測系統來優化作物產量和資源利用，進而提高糧食安全和永續農業實踐。

需要考慮的問題

• 政府還能如何合作從太空監測氣候變化？
• 還有哪些其他潛在技術可以幫助科學家從外太空進行監測？