美國(guó)全球變化研究計(jì)劃與全球變化研究小組委員會(huì)報(bào)告

美國(guó)全球變化研究計(jì)劃2015財(cái)年補(bǔ)充預(yù)算

（摘譯對(duì)地觀測(cè)章節(jié)）

2.1.1. 地球系統(tǒng)變化觀測(cè)

　　要了解全球變化，我們首先必須能夠觀測(cè)與測(cè)量其表現(xiàn)。美國(guó)全球變化研究計(jì)劃（USGCRP）科學(xué)――包括基礎(chǔ)研究、建模、評(píng)估以及科學(xué)決策支持――取決于對(duì)貫穿于整個(gè)地球的大氣、海洋、土地和冰進(jìn)行全面、持續(xù)及多學(xué)科的全球變化觀測(cè)。這些利用各種高科技手段收集的觀測(cè)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)化成有附加值的產(chǎn)品，為鞏固我們對(duì)目前和未來的變化、影響以及脆弱性的認(rèn)識(shí)。USGCRP關(guān)于對(duì)地觀測(cè)的組合包括星載、機(jī)載、地基及?；娜蝿?wù)、平臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)――所有這些都提供地球系統(tǒng)變量的測(cè)量值，這是理解和應(yīng)對(duì)全球變化（重點(diǎn)1）所必需的。新的觀測(cè)系統(tǒng)需要長(zhǎng)期規(guī)劃，因此依賴于對(duì)此領(lǐng)域予以關(guān)注的持續(xù)計(jì)劃。

　　展望2015年財(cái)年，USGCRP將加強(qiáng)及整合觀測(cè)以支持其任務(wù)，特別強(qiáng)調(diào)跨機(jī)構(gòu)的優(yōu)先研究項(xiàng)目（見第4章），包括從季節(jié)性到數(shù)十年的預(yù)測(cè)，氣候變化下干旱災(zāi)害的原因及后果、全球變化對(duì)北極的影響（重點(diǎn)2），提供可操作的科學(xué)決策支持（重點(diǎn)3，也見第3.2節(jié)）。USGCRP也將致力于評(píng)估在與美國(guó)地球觀測(cè)組（USGEO）合作中的關(guān)鍵觀測(cè)缺口。最近公布的《國(guó)家民用地球觀測(cè)計(jì)劃》[1]，由白宮科技政策辦公室制定、由USGEO領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行跨部門合作完成的，將最高優(yōu)先研究領(lǐng)域放在對(duì)地球系統(tǒng)研究進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)――直接支持了USGCRP的戰(zhàn)略目標(biāo)。

近期工作重點(diǎn)

重點(diǎn)1：測(cè)量全球變化的兩大前沿任務(wù)

　　2014年，NASA發(fā)射了兩個(gè)新的衛(wèi)星飛行任務(wù)，將有助于我們了解氣候與全球變化的基本進(jìn)展。2月份與日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）合作發(fā)射的全球降水測(cè)量衛(wèi)星（GPM），攜帶最先進(jìn)的儀器，空前地實(shí)現(xiàn)了每3個(gè)小時(shí)觀測(cè)一次全球范圍的降雨與降雪。這種高分辨率的觀測(cè)數(shù)據(jù)將改進(jìn)對(duì)極端天氣與氣候事件的預(yù)報(bào)，導(dǎo)致對(duì)全球水和能量循環(huán)的更好認(rèn)識(shí)，并能夠支持淡水資源可利用量預(yù)測(cè)。該GPM任務(wù)已傳回了前所未有的觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括對(duì)2014颶風(fēng)季的首個(gè)颶風(fēng)“亞瑟”的測(cè)量。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://go.usa.gov/NgWY

　　今年7月，NASA啟動(dòng)了軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星2號(hào)（OCO-2），其第一顆衛(wèi)星專門用于在空間測(cè)量大氣二氧化碳。這一新的衛(wèi)星任務(wù)將提供人類與自然來源的二氧化碳全貌圖，也將有助于量化二氧化碳匯――地球上不同地方從大氣中自然地提取二氧化碳的量。OCO-2衛(wèi)星每天收集成千上萬(wàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，提供分辨率顯著增加的二氧化碳觀測(cè)數(shù)據(jù)。結(jié)合從地面站、遙感飛機(jī)以及其他衛(wèi)星數(shù)據(jù)，這些測(cè)量數(shù)據(jù)將有助于解答全球碳循環(huán)的關(guān)鍵問題（見重點(diǎn)4）以及它與氣候變化之間的相互關(guān)系。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://go.usa.gov/NgWB

這幀GPM動(dòng)畫數(shù)據(jù)顯示颶風(fēng)“亞瑟”位于南卡羅萊納州海岸外的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這一事件標(biāo)志著衛(wèi)星首次獲得颶風(fēng)全生命周期雨與冰的高分辨率測(cè)量數(shù)據(jù)。GPM任務(wù)觀測(cè)像“亞瑟”那樣的風(fēng)暴有助于科學(xué)家解答關(guān)于颶風(fēng)如何和怎樣增強(qiáng)的緊迫問題。（引自：NASA科學(xué)可視化工作室/JAXA）

重點(diǎn)2：為滿足科學(xué)與社會(huì)需求的北極觀測(cè)

　　推進(jìn)北極科學(xué)的進(jìn)步，對(duì)理解全球氣候動(dòng)力學(xué)、支持政策制定以及管理國(guó)內(nèi)外重要資源至關(guān)重要。與北極研究政策聯(lián)合委員會(huì)（IARPC）和USGEO協(xié)作，USGCRP成員機(jī)構(gòu)對(duì)北極環(huán)境進(jìn)行觀察并監(jiān)測(cè)，了解全球變化對(duì)這一生態(tài)、文化、經(jīng)濟(jì)十分重要地區(qū)的影響。極軌衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù)結(jié)合了基于地面的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、航空與田間調(diào)查數(shù)據(jù)，以及研究項(xiàng)目數(shù)據(jù)。美國(guó)北極觀測(cè)能力和活動(dòng)是高度跨學(xué)科，跨越物理、生物、社會(huì)科學(xué)，并依靠許多機(jī)構(gòu)合作、互補(bǔ)的共同努力。2015財(cái)年，北極觀測(cè)將依靠近幾年發(fā)展起來的能力，支持關(guān)于海平面上升、海冰范圍改變、氣象預(yù)報(bào)以及永凍層生態(tài)系統(tǒng)等新的科學(xué)；加強(qiáng)國(guó)際伙伴關(guān)系；為保護(hù)環(huán)境與制定決策提供新的信息支持（見專欄3）。

專欄3：北極觀測(cè)活動(dòng)

　　北極研究是2015財(cái)年USGCRP確定的跨部門研究?jī)?yōu)先領(lǐng)域（見第4章），在研計(jì)劃著重開展極端天氣與氣候事件以及地球系統(tǒng)拐點(diǎn)研究。大多數(shù)長(zhǎng)期與即將開展的北極觀測(cè)活動(dòng)詳見下文。

基礎(chǔ)研究與監(jiān)測(cè)

• NASA開展的“冰橋行動(dòng)”測(cè)量極地的冰體，為了更好了解他們與全球氣候系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)。使用配備雷達(dá)設(shè)備和精密激光探測(cè)器的遙感飛機(jī)，“冰橋行動(dòng)”評(píng)估了海冰、冰川以及格陵蘭島和南極洲冰蓋厚度的年均變化值，同時(shí)測(cè)量了其他有助于改進(jìn)冰損失及海平面上升預(yù)報(bào)的關(guān)鍵參數(shù)?！氨鶚蛐袆?dòng)”是NASA收集冰厚度變化時(shí)間序列的數(shù)十年任務(wù)的一部分。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http：//go.usa.gov/8Vmk
• 美國(guó)能源部（DOE）有兩個(gè)大氣輻射測(cè)量觀察站對(duì)阿拉斯加北坡進(jìn)行觀測(cè)，一個(gè)在巴羅，一個(gè)在歐里克托克點(diǎn)，旨在探討整個(gè)北極地區(qū)的大氣、海洋和海冰之間的關(guān)系。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://go.usa.gov/8VPB
• DOE下一代北極生態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)――基于在阿拉斯加密集觀測(cè)活動(dòng)，代表了10年時(shí)間尺度的努力，觀測(cè)與了解永久凍土層生態(tài)系統(tǒng)變化的驅(qū)動(dòng)過程。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://go.usa.gov/5PSw

北極觀測(cè)活動(dòng)

• NASA領(lǐng)導(dǎo)的北極寒帶脆弱性實(shí)驗(yàn)，將以地面研究為基礎(chǔ)，配以從衛(wèi)星和航測(cè)獲取的地理空間數(shù)據(jù)，更好地了解北美洲西部北極和寒帶地區(qū)氣候變化生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)脆弱性。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://go.usa.gov/8VmP
• 在其眾多應(yīng)用中，NASA即將推出的土壤濕度主被動(dòng)探測(cè)衛(wèi)星任務(wù)將提供新的關(guān)于土壤濕度以及永久凍土層凍結(jié)/解凍的周期信息，以支持北極及寒帶生態(tài)研究。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://go.usa.gov/8VEH
• 許多正在進(jìn)行的極軌衛(wèi)星任務(wù)定期為北極監(jiān)測(cè)與研究提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，其中包括來自美國(guó)國(guó)家海洋與大氣管理局（NOAA）的天氣數(shù)據(jù)、來自國(guó)防氣象衛(wèi)星計(jì)劃的海冰被動(dòng)微波測(cè)量數(shù)據(jù)、NASA Aqua/ MODIS衛(wèi)星成像數(shù)據(jù)、來自NASA和美國(guó)內(nèi)政部（DOI）的　　　　美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）Landsat衛(wèi)星的可見與熱紅外數(shù)據(jù)，以及其他數(shù)據(jù)。 

在一次“冰橋行動(dòng)”飛行中，NASA P-3B飛行器在東格陵蘭島外丹麥海峽附近拍攝的圖片顯示，稀薄海冰上反射的陽(yáng)光，以及幾塊浮動(dòng)冰山。（引自：NASA）

美國(guó)支持的國(guó)際網(wǎng)絡(luò)

• 北極觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)有助于國(guó)際持續(xù)開展北極觀測(cè)，有助于組成一個(gè)具有環(huán)境監(jiān)測(cè)功能的跨部門系統(tǒng)――從海洋浮標(biāo)到衛(wèi)星――以推進(jìn)對(duì)北極地區(qū)發(fā)生的重大而迅速變化的理解。當(dāng)前支持這一努力的北極觀測(cè)包括：分布式生物觀測(cè)臺(tái)站（NSF、NOAA以及國(guó)際合作伙伴）、永久凍土層熱狀態(tài)（NSF，DOI所屬的美國(guó)漁業(yè)與野生動(dòng)物服務(wù)局、土地管理局以及國(guó)家公園管理局，DOE，以及國(guó)際合作伙伴）、以及基于社區(qū)的適應(yīng)與安全觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)（NSF和國(guó)際合作伙伴）。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://goo.gl/KWBWFB
• NOAA、NASA、NSF、美國(guó)海軍以及美國(guó)海岸警備隊(duì)與學(xué)術(shù)界合作伙伴共同在北極海域部署的浮標(biāo)，是國(guó)際北極浮標(biāo)計(jì)劃的一部分。這個(gè)漂流浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)為研究與運(yùn)行管理提供了關(guān)鍵的氣象和海洋數(shù)據(jù)。浮標(biāo)提供了關(guān)于海冰的年代、范圍、移動(dòng)及其他因素的數(shù)據(jù)。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://goo.gl/Lyhy3C

可持續(xù)性與適應(yīng)性

• DOI阿拉斯加氣候科學(xué)中心致力于了解氣候變化對(duì)阿拉斯加生態(tài)系統(tǒng)及其自然、文化資源的影響，并提供可持續(xù)解決方案。最近的一個(gè)項(xiàng)目使用NASA衛(wèi)星提供的測(cè)高、雷達(dá)、重力數(shù)據(jù)，對(duì)冰川徑流變化對(duì)沿海生態(tài)系統(tǒng)的影響進(jìn)行量化。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://go.usa.gov/8VyF 
• 美國(guó)農(nóng)業(yè)部開展一個(gè)全國(guó)范圍內(nèi)的土壤氣候分析網(wǎng)絡(luò)――其中包括在北極建立觀測(cè)站――以支持自然資源評(píng)估與保護(hù)活動(dòng)。除氣象參數(shù)以外，該網(wǎng)絡(luò)采集不同深度的土壤溫度與濕度數(shù)據(jù)。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http：//go.usa.gov/NxgF
• NOAA阿拉斯加氣候評(píng)估與政策中心，區(qū)域綜合科學(xué)與評(píng)估（RISA）計(jì)劃的一部分，最近曾與研究伙伴共同制作了阿拉斯加海冰地圖集。該地圖集――應(yīng)沿海社區(qū)、濱海工業(yè)的和軍事需求而開發(fā)――特點(diǎn)是將阿拉斯加海域距岸300英里內(nèi)的海冰觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://go.usa.gov/NxgF

重點(diǎn)3：加強(qiáng)生物多樣性全球觀測(cè)

　　減緩生物多樣性喪失的速度，避免急劇的生態(tài)系統(tǒng)變化是國(guó)際共同目標(biāo)。通過向生物多樣性計(jì)劃（DIVERSITAS）提供資金，USGCRP支持國(guó)際地球觀測(cè)組生物多樣性觀測(cè)網(wǎng)（GEO BON）建立一個(gè)全球性、穩(wěn)健的科學(xué)框架，用于探測(cè)生物多樣性變化，旨在填補(bǔ)現(xiàn)有數(shù)據(jù)缺口，連接全球分散的觀測(cè)系統(tǒng)。為了達(dá)到這一目標(biāo)，GEO BON正在開發(fā)一套基本生物多樣性變量（EBVs）。EBVs旨在檢測(cè)地球生物多樣性中代表性元素的變化，尤其是那些與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和社會(huì)需求最相關(guān)的變化，并且可以提供在不同管理與政策情景方案下生物多樣性變化的情景。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://goo.gl/8UipOg

　　生物多樣性是沿海與海洋生態(tài)系統(tǒng)健康以及社會(huì)依賴這些生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)能力的關(guān)鍵指標(biāo)。認(rèn)識(shí)到有必要監(jiān)測(cè)這個(gè)重要指標(biāo)，USGCRP機(jī)構(gòu)DOI、NASA、NOAA等部門于2013年發(fā)布了聯(lián)邦資助機(jī)會(huì)，在美國(guó)沿海水域、五大湖區(qū)以及專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)建立海洋生物多樣性觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)（Marine BON）示范。要了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問：http://go.usa.gov/NcjA

在野外進(jìn)行生物多樣性監(jiān)測(cè)（引自：C. K？rner）

來源：http://www.globalchange.gov/sites/globalchange/files/Our-Changing-Planet-FY-2015-full-res.pdf

（黃銘瑞、青秀玲編譯，殷永元審核）