Badania nad zmianami klimatu
Każdy mieszkaniec Ziemi odczuwa skutki zmian klimatycznych, takich jak wyższe temperatury, zmiany wzorców opadów i wzrost poziomu mórz. Zbieranie danych klimatycznych pomaga społecznościom lepiej planować te zmiany i budować większą odporność na nie.
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, jedna z kilkudziesięciu misji NASA przyczyniających się do tego wysiłku, ma wiele instrumentów zbierających różne rodzaje danych związanych z klimatem. Ponieważ orbita stacji przekracza 90 procent populacji Ziemi i okrąża planetę 16 razy każdego dnia, instrumenty te mają widok na wiele lokalizacji o różnych porach dnia i nocy.
Choć członkowie załogi są w niewielkim stopniu zaangażowani w bieżące działanie tych instrumentów, odgrywają oni kluczową rolę w rozpakowywaniu sprzętu po jego przybyciu na stację kosmiczną oraz w montażu i instalacji instrumentów podczas spacerów kosmicznych lub przy użyciu ramienia robotycznego stacji.
Jednym z badań prowadzonych w orbitującym laboratorium, które przyczynia się do wysiłków na rzecz monitorowania i przeciwdziałania zmianom klimatu, jest ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS). Zapewnia on pomiary termiczne powierzchni Ziemi w podczerwieni, które pomagają odpowiedzieć na pytania dotyczące stresu wodnego u roślin i reakcji poszczególnych regionów na zmiany klimatu. Badania potwierdziły dokładność szacunków powierzchni ECOSTRESS1 i wykazały, że proces fotosyntezy w roślinach zaczyna zawodzić w temperaturze 46,7 stopni C (114 stopni F).2 Średnie temperatury wzrosły o 0,5 stopnia C na dekadę w niektórych regionach tropikalnych, a ekstremalne temperatury stają się coraz bardziej wyraźne. Lasy deszczowe są głównym producentem tlenu i bez wystarczającego złagodzenia skutków zmian klimatu, temperatura liści w tych lasach tropikalnych wkrótce może zbliżyć się do tego progu awarii.
Czujnik całkowitego i widmowego natężenia napromienienia słonecznego (TSIS) mierzy całkowite natężenie napromienienia słonecznego (TSI) i widmowe natężenie napromienienia słonecznego (SSI). TSI to całkowita energia słoneczna docierająca do Ziemi, a SSI mierzy energię słoneczną w poszczególnych długościach fal. Energia słoneczna napędza cyrkulację atmosferyczną i oceaniczną na Ziemi, a znajomość jej wielkości i zmienności jest niezbędna do zrozumienia klimatu Ziemi. Naukowcy zweryfikowali wydajność instrumentu i wykazali, że dokonał on dokładniejszych pomiarów niż poprzednie instrumenty.3,4 TSIS utrzymuje ciągłość prawie 40 lat danych dotyczących natężenia promieniowania słonecznego z obserwacji kosmicznych.
Aby obejrzeć ten film, należy włączyć obsługę JavaScript i rozważyć aktualizację do przeglądarki internetowej obsługującej wideo HTML5
Badanie Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) obserwuje globalne lasy i topografię za pomocą wykrywania światła i odległości (lidar). Obserwacje te mogą zapewnić wgląd w ważne procesy obiegu węgla i wody, różnorodność biologiczną i siedliska. W jednym z badań wykorzystano dane GEDI do oszacowania gęstości biomasy w strefie tropikalnej i umiarkowanej na poziomie krajowym dla każdego obserwowanego kraju oraz na poziomie niższym niż krajowy dla Stanów Zjednoczonych.5
Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT) określa rodzaj i rozmieszczenie minerałów w pyle w suchych regionach Ziemi za pomocą spektrometru obrazującego. Pył mineralny wpływa na lokalne ocieplenie i ochłodzenie, jakość powietrza, tempo topnienia śniegu i wzrost planktonu oceanicznego. Naukowcy wykazali, że dane z EMIT mogą być również wykorzystywane do identyfikacji i monitorowania określonych źródeł emisji metanu i dwutlenku węgla. Dwutlenek węgla i metan są głównymi czynnikami powodującymi zmiany klimatu. Rosnące emisje na obszarach o słabych wymaganiach w zakresie sprawozdawczości powodują znaczną niepewność w globalnym budżecie węglowym.6 Wysoka rozdzielczość przestrzenna danych EMIT może pozwolić na precyzyjne monitorowanie nawet źródeł, które znajdują się blisko siebie.
Obserwator węglowy stacji Orbiting Carbon Observatory-3 (OCO-3) zbiera dane dotyczące globalnego dwutlenku węgla w godzinach nasłonecznienia, mapując emisje docelowych lokalnych hotspotów. Ten rodzaj teledetekcji satelitarnej pomaga ocenić i zweryfikować redukcje emisji zawarte w krajowych i globalnych planach i porozumieniach. Monitorowanie przez OCO-3 i satelitę PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa (PRISMA) Włoskiej Agencji Kosmicznej 30 elektrowni węglowych w latach 2021-2022 wykazało zgodność z obserwacjami na miejscu.7 Wynik ten sugeruje, że w odpowiednich warunkach satelity mogą zapewnić wiarygodne szacunki emisji z dyskretnych źródeł. Szacuje się, że spalanie energii i inne zastosowania przemysłowe stanowią 59% globalnej emisji dwutlenku węgla spowodowanej przez człowieka.
Eksperyment Stratosferyczny Aerozolu i Gazu III-ISS (SAGE III-ISS) mierzy ozon i inne gazy oraz drobne cząsteczki w atmosferze, zwane aerozolami, które razem działają jak ochrona przeciwsłoneczna Ziemi. Instrument może rozróżnić chmury i aerozole w atmosferze. Badanie wykazało, że aerozole dominują w tropikalnej górnej troposferze Ziemi i dolnej stratosferze, regionie przejściowym między dwoma poziomami atmosferycznymi. Ciągłe monitorowanie i identyfikacja tych warstw atmosfery pomaga określić ich wpływ na klimat Ziemi.8
Wczesny system teledetekcji, ISS SERVIR Environmental Research and Visualization System (ISERV), automatycznie wykonywał zdjęcia Ziemi, aby pomóc naukowcom w ocenie i monitorowaniu katastrof i innych ważnych wydarzeń. Naukowcy poinformowali, że ten rodzaj obserwacji Ziemi ma kluczowe znaczenie dla takich zastosowań, jak mapowanie użytkowania gruntów i ocena biomasy węglowej oraz zdrowia oceanów.9
John Love, ISS Research Planning Integration ScientistExpedition 71
Przeszukaj tę bazę danych eksperymentów naukowych, aby dowiedzieć się więcej o tych wymienionych powyżej.
Cytaty:
1 Weidberg N, Lopez Chiquillo L, Roman S, Roman M, Vazquez E, et al. Assessing high resolution thermal monitoring of complex intertidal environments from space: Przypadek ECOSTRESS w Rias Baixas, północno-zachodnia Iberia. Zastosowania teledetekcji: Społeczeństwo i Środowisko. 2023 listopada; 32101055. DOI: 10.1016/j.rsase.2023.101055.
2 Doughty CE, Keany JM, Wiebe BC, Rey-Sanchez C, Carter KR, et al. Lasy tropikalne zbliżają się do krytycznych progów temperatury. Nature. 2023 sierpień 23; 621105-111. DOI: 10.1038/s41586-023-06391-z.
3 Richard EC, Harber D, Coddington OM, Drake G, Rutkowski J, et al. Identyfikowalna przez SI radiometryczna charakterystyka widmowego natężenia napromienienia i absolutna kalibracja TSIS-1 Spectral Irradiance Monitor (SIM). Teledetekcja. 2020 styczeń; 12(11): 1818. DOI: 10.3390/rs12111818.
4 Coddington OM, Richard EC, Harber D, Pilewskie P, Chance K, et al. The TSIS-1 hybrid solar reference spectrum. Geophysical Research Letters. 2021 kwiecień 26; 48(12): e2020GL091709. DOI: 10.1029/2020GL091709
5 Dubayah R, Armston J, Healey S, Bruening JM, Patterson PL, et al. GEDI rozpoczyna nową erę wnioskowania o biomasie z kosmosu. Environmental Research Letters. 2022 sierpień; 17(9): 095001. DOI: 10.1088/1748-9326/ac8694.
6 Thorpe A, Green RD, Thompson DR, Brodrick PG, Chapman DK, et al. Przypisanie indywidualnych źródeł emisji metanu i dwutlenku węgla za pomocą obserwacji EMIT z kosmosu. Science Advances. 2023 listopada 17; 9(46): eadh2391. DOI: 10.1126/sciadv.adh2391.
7 Cusworth DH, Thorpe A, Miller CE, Ayasse AK, Jiorle R, et al. Two years of satellite-based carbon dioxide emission quantification at the world's largest coal-fired power plants. Atmospheric Chemistry and Physics. 2023 November 24; 23(22): 14577-14591. DOI: 10.5194/acp-23-14577-2023.
8 Bhatta S, Pandit AK, Loughman R, Vernier J. Three-wavelength approach for aerosol-cloud discrimination in the SAGE III/ISS aerosol extinction dataset. Applied Optics. 2023 May; 62(13): 3454-3466. DOI: 10.1364/AO.485466.
9 Kansakar P, Hossain F. A review of applications of satellite earth observation data for global societal benefit and stewardship of planet earth. Space Policy. 2016 May; 3646-54.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
