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人类的方舟:监测全球变暖的尖兵--遥感卫星
    日期:2010年12月22日    字体:【】【】【
  2009年12月7日至19日在丹麦首都哥本哈根,193个国家的领导人,长达十几天的会议,围绕“全球变暖”这一话题,讨价还价,争夺本国生存和发展的利益和时间。 
  与这次会议形成呼应的是一部名为《2012》的美国灾难片在会议开幕前全球公映,以强烈的视听效果,展示了预言中地球大灾难令人恐惧的一面和美国人一如既往地“救世主”角色----带领世界各国打造“诺亚方舟”,成功逃生。 
  2012在向我们走来,面对可能的大灾难,人类的“诺亚方舟”在哪里?  
  
  监测全球变暖的尖兵——遥感卫星 
  受到太阳辐射、地球表面地形等影响,全球变暖并不是人们所想象的简单的全球气温均匀升高,它具有时空上的不均匀性。全球变暖的影响是多方面的,会引起冰川融化、降水变化、海平面上升、极端天气增加等。而这些后果又会通过非线性反馈机制对全球变暖及人类和动物的活动产生影响。因此,在地球上,不仅是气温,而且是整个气候系统都在发生变化,包括大气成分、海洋、土地覆盖、生物等。在这基础上,国际科学联盟理事会提出了全球变化(global change)这一概念,并从1984年开展了一系列科学计划,对全球变化问题进行研究。 
  过去几十年来,各国发射的数百颗气象、环境、海洋和陆地卫星,在监测全球大气、环境、生态和气候变化中发挥了重要作用。它们的观测结果揭示了诸如臭氧空洞和厄尔尼诺现象的发现,大气中二氧化碳浓度变化,南北极、珠峰冰雪融化速度和气候变暖等全球变化现象。例如美国航宇局发射的地球观察系统(EOS)系列卫星对于深入研究全球变化起到了重要作用。美国国家海洋大气管理局(NOAA)研制的地球静止轨道环境卫星(GOES)已用于美国的气候监测。在2005年,GOES-12卫星成功地拍摄到最強程度的卡特里娜飓风。正在研制的下一代环境卫星GOES-R系列卫星,将携有一台先进基线成像仪,它能提供更高精度的图像,其高保真的数据输出速度,是前一代GOES卫星的25倍以上。 
  工业革命以来,人类活动造成全球温室气体排放量持续增加。要想真正有效地实施防止全球气候变暖的各种措施,首先就要掌握气候变暖的准确情况,这就需要测定世界各地区温室气体的浓度及其升降变化。在开展全球变暖对策研究时,把握城市、森林、海洋等地的温室气体变化状况,显得十分重要。目前观测温室气体浓度分布,主要依靠地面观测站以及从飞机上进行观测,目前地面观测设施以欧美和日本等为中心,只有约280处,地区分布很不均匀。当前,航天大国越来越依赖卫星监测大气、海洋和陆地的环境与生态变化,并希望利用卫星能够大尺度、全天时、长周期、连续监测的优点,分析研究人类生产生活活动对全球气候和环境变化的影响,并为各国定量或定性监测碳排放、污染物排放,为发展低碳经济作贡献。2009年日本成功发射的首颗“温室气体观测”卫星(the Greenhouse gases Observing Satellite,GOSAT)“呼吸”号和美国NASA发射失败的“轨道碳观测(Orbiting Carbon Observatory OCO)”卫星以及欧洲正在研发的“全球环境与安全监测系统(GMES)”,均是应对全球气候变暖而特别研制的。  
  2009年1月23日,世界首颗“温室气体观测”卫星,从日本种子岛宇宙中心用H-2A火箭发射升空,它的主要使命是从太空中观测地球上二氧化碳的浓度分布。“呼吸”号卫星卫星由日本太空探索机构和日本环境省共同开发,长2.0米、宽1.8米、高3.7米,加上左右两侧的太阳能电池板后可达13.7米。“呼吸”号上搭载有高精度的温室气体监测传感器,其监测通道多达1.85万个。“呼吸”号可从太空观测太阳发射并经地表反射的红外线,以及地表和大气自身放射的红外线,然后推算出大气中二氧化碳的浓度。“呼吸”号还安装有特殊的传感器,可观测云层和气溶胶,这二者是造成温室气体测定误差的主要物质,因此“呼吸”号可以帮助提高温室气体观测的精确度。“呼吸” 号有别于传统卫星搭载多个扫瞄仪,它只搭载一个扫瞄仪,主要是避免系统不要太复杂,引起意外故障。另外,这枚人造卫星有两个太阳电池,即使其中一个发生故障,卫星也能继续观测。这颗卫星设计寿命为5年,它将在近地点高度约667千米、远地点高度约683千米的轨道上运行,绕地球一周约需100分钟,每3天就可以收集到全球约5.6万个观测点的最新数据(包括CO2、CH4、水汽和大气温度等)。并通过互联网免费对外公布,除了供日本的研究所应用之外,预计也将供给各国做研究分析。另外,各国公布的温室气体排量也可通过“呼吸” 号卫星的数据进行检验。 
  美国航宇局为了研究全球变化,已经发展了系列的“Aqua”卫星,它包括已发射入轨的“水”卫星、“太阳伞”卫星、“气”卫星、“云”卫星、“卡里普索”卫星和在今年发射的“轨道碳观测”卫星和尚未发射的另一颗研究温室气体的“光荣(Glory)”卫星。由于每颗卫星经过升交点的时间都是在下午,这个系列也叫做“下午”系列。 
  由此可见,发展监控全球变暖和温室气体排放的应用卫星,将成为国际社会应对全球变暖的战略高地。  (黄志澄)
  
  链接:《哥本哈根协议》 
  2009年12月7日至19日在丹麦首都哥本哈根召开了《联合国气候变化框架公约》缔约方第15次会议。193个国家在这次会议上,商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案,就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议。这是一次被喻为“拯救人类的最后一次机会”的会议。 
  由于发达国家和发展中国家在一系列问题上存在明显的分歧,哥本哈根会议最终仅仅只通过了一个不具法律约束力的《哥本哈根协议》协议。协议维护了《联合国气候变化框架公约》及其《京都议定书》确立的“共同但有区别的责任”原则,为了达成公约规定的控制大气温室气体浓度的最终目标,应把温度上升的幅度控制在2摄氏度以内,并要加强长期合作行动应对气候变化。 
  协议就发达国家实行强制减排和发展中国家采取自主减缓排放行动作出了安排,并就全球长期目标、资金和技术支持、透明度等焦点问题达成有限共识。根据有关规定,协议应交由各国立法机构审核签署,并在2010年《联合国气候变化框架公约》第16次缔约方会议上得到批准,成为一项法律文件,于2013年开始实施。 
  这一切说明了国际社会对应对全球变暖的迫切程度,但又说明了为此而进行的减排行动,却十分艰难。由此可见,为了全面解决全球变暖问题,除了继续加强国际协商和合作外,还必须大力提倡技术创新,特别是航天技术的创新。  
  来源:太空探索杂志
  
    
  
  
   
  
  
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