2016財(cái)年美國全球變化研究計(jì)劃總統(tǒng)補(bǔ)充預(yù)算

　　美國全球變化研究計(jì)劃塈全球變化研究預(yù)算小組委員會(huì)報(bào)告

　　本報(bào)告由聯(lián)邦政府支持國家科學(xué)基金會(huì)資助美國全球變化研究計(jì)劃完成

　　資助號(hào)：NSFDACS13C1421

建議引用：

　　美國全球變化研究計(jì)劃，2015，我們變化的星球：2016年財(cái)年美國全球變化研究計(jì)劃，美國華盛頓特區(qū)。

　　《我們變化的星球》最新版包括USGCRP（美國全球變化研究計(jì)劃）研究企業(yè)概述以及近期工作亮點(diǎn)集錦，顯示了該計(jì)劃如何履行其2012－2021戰(zhàn)略計(jì)劃。該報(bào)告還關(guān)注了與奧巴馬總統(tǒng)的氣候行動(dòng)計(jì)劃相交叉的跨部門研究優(yōu)先領(lǐng)域的進(jìn)展，例如氣候預(yù)測(cè)、干旱和其他水文極端事件以及可行性科學(xué)?！段覀冏兓男乔颉妨咙c(diǎn)集錦代表范圍廣泛的USGCRP的活動(dòng)，從地球系統(tǒng)觀測(cè)、建模，延伸至通過綜合評(píng)估、決策支持、教育以及公眾參與的基礎(chǔ)研究。這一途徑完整地履行了GCRA授權(quán)的職責(zé)“了解、評(píng)估、預(yù)測(cè)以及應(yīng)對(duì)人為產(chǎn)生和自然過程的全球變化?！?/p>

　　《2016年財(cái)年我們變化的星球》概述了USGCRP在實(shí)現(xiàn)其科學(xué)目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)其國會(huì)授權(quán)的任務(wù)、支持總統(tǒng)氣候行動(dòng)計(jì)劃、以及為人類有效應(yīng)對(duì)全球變化提供信息的知識(shí)基礎(chǔ)等方面取得的重大進(jìn)步。我感謝各參與機(jī)構(gòu)的密切合作，并期待著與各位國會(huì)成員一起，落實(shí)這項(xiàng)國家重要計(jì)劃的延續(xù)。（譯者按：節(jié)選第2章主要考慮該章涉及遙感及空間觀測(cè)技術(shù)等方面）

第2章　聯(lián)邦政府對(duì)全球變化研究的投資

　　全球變化的多維度及動(dòng)態(tài)特性給科學(xué)與響應(yīng)策略帶來了動(dòng)態(tài)目標(biāo)。USGCRP 2012－2021戰(zhàn)略計(jì)劃作為路線圖為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)提供指導(dǎo)，為更深層次的科學(xué)理解和更好做出有效響應(yīng)的決策支持工具繪制藍(lán)圖。在來自聯(lián)邦政府內(nèi)外合作者的幫助下，USGCRP各機(jī)構(gòu)通過長期重點(diǎn)關(guān)注以下4大支柱，在實(shí)現(xiàn)2012－2021戰(zhàn)略計(jì)劃方面取得了顯著的進(jìn)步：前沿科學(xué)（第2.1節(jié)）、信息支持決策（第2.2節(jié)）、實(shí)施持續(xù)評(píng)估（第2.3節(jié)）以及傳播與教育大眾（第2.4節(jié)）。其中，第一個(gè)目標(biāo)為其他三個(gè)提供科學(xué)基礎(chǔ)，這反過來繼續(xù)改進(jìn)未來重點(diǎn)科學(xué)領(lǐng)域。

2.1.　推動(dòng)科學(xué)發(fā)展

　　了解全球變化對(duì)美國的福利至關(guān)重要。基本的以應(yīng)用激發(fā)為導(dǎo)向的研究，通過前沿工具，收集和分析數(shù)據(jù)，可以提供政府、企業(yè)以及社區(qū)所需的知識(shí)，解決為生命、財(cái)產(chǎn)、自然資源和經(jīng)濟(jì)增長帶來越來越多的氣候變化風(fēng)險(xiǎn)問題。

　　USGCRP研究推進(jìn)對(duì)地球系統(tǒng)的物理、化學(xué)、生物、和社會(huì)組成部分間相互作用的認(rèn)識(shí)；其自然和人文方面的脆弱性和恢復(fù)力；以及通過科學(xué)知識(shí)有效應(yīng)對(duì)全球變化的手段。這種研究取決于對(duì)多學(xué)科觀測(cè)（專欄3）、過程研究以及建模等進(jìn)行持續(xù)的項(xiàng)目投資。這些基本科學(xué)探索的組成部分需要各自的專業(yè)知識(shí)、基礎(chǔ)設(shè)施以及規(guī)劃周期，但他們最終共同產(chǎn)生對(duì)全球變化更全面、綜合的理解。

　　例如，通過衛(wèi)星、氣象站以及海洋平臺(tái)收集觀測(cè)數(shù)據(jù)使科學(xué)家能夠監(jiān)測(cè)全球氣候狀態(tài)（亮點(diǎn)1），同時(shí)對(duì)觀測(cè)到的極端氣象與氣候事件產(chǎn)生的原因進(jìn)行建模與分析檢測(cè)。長期的、基于實(shí)地測(cè)量的環(huán)境變量為多種尺度和主題研究提供原始數(shù)據(jù)。幾個(gè)案例分析了地球碳收支（亮點(diǎn)3）、生態(tài)系統(tǒng)與大氣相互作用模型（亮點(diǎn)4）、季節(jié)變動(dòng)指數(shù)（亮點(diǎn)5）以及微生物如何調(diào)節(jié)碳儲(chǔ)存研究（亮點(diǎn)6）等。觀測(cè)不僅提供了驅(qū)動(dòng)許多地球系統(tǒng)模型的輸入和基線條件，還為評(píng)估模型輸出結(jié)果提供重要的真實(shí)世界驗(yàn)證（亮點(diǎn)7）。

　　除了實(shí)施和支持這些集成研究活動(dòng)，USGCRP努力改進(jìn)并協(xié)同國家全球變化研究能力――例如，參加評(píng)估美國地球觀測(cè)系統(tǒng)（亮點(diǎn)8），支持全美國建模社區(qū)合作（亮點(diǎn)9）以及加強(qiáng)國內(nèi)和國際合作促進(jìn)碳循環(huán)科學(xué)發(fā)展（亮點(diǎn)10）。此外，正如在2012－2021戰(zhàn)略規(guī)劃中呼吁的那樣，USGCRP正在通過加強(qiáng)與社會(huì)科學(xué)的關(guān)系，增加其研究效用。一個(gè)USGCRP特別小組成員最近發(fā)表的一篇評(píng)論文章，為了解社會(huì)科學(xué)研究如何幫助全球變化知識(shí)庫運(yùn)行提供了框架。在此框架基礎(chǔ)上，文章確定了具體的橋接活動(dòng)，促進(jìn)包括參與決策過程、連接知識(shí)網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)展信息系統(tǒng)等在內(nèi)的社會(huì)科學(xué)整合。這些指導(dǎo)原則和活動(dòng)可以促進(jìn)科學(xué)家與利益相關(guān)者之間的持續(xù)對(duì)話，引導(dǎo)新的研究重點(diǎn)，并幫助將全球變化研究轉(zhuǎn)化為行動(dòng)。

近期亮點(diǎn)

亮點(diǎn)1：全球氣候狀態(tài)監(jiān)測(cè)

　　2013年，絕大多數(shù)全球氣候指標(biāo)——尤其包括溫室氣體濃度、海平面、全球溫度等——繼續(xù)反映了全球變暖的證據(jù)。這是2013《氣候狀態(tài)報(bào)告》的結(jié)論，2014年7月由《美國氣象學(xué)會(huì)公報(bào)》（BAMS）發(fā)表的一份報(bào)告。報(bào)告作者來自57個(gè)國家的425位科學(xué)家（包括來自NASA和NOAA其他部門的研究人員），NOAA國家氣候數(shù)據(jù)中心（NCDC）的科學(xué)家擔(dān)任本報(bào)告的首席編輯。該報(bào)告每年出版一次，詳細(xì)介紹反常和極端天氣事件，并使用許多國際公認(rèn)的指標(biāo)來跟蹤全球氣候系統(tǒng)的變化。每個(gè)指標(biāo)都基于多個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)集的數(shù)千次測(cè)量，并經(jīng)多領(lǐng)域國際科學(xué)家協(xié)助確定。該報(bào)告不僅為科學(xué)家也為越來越多的在工作中考慮氣候條件與趨勢(shì)的決策者們提供了有益參考。NOAA已經(jīng)出版了2014年氣候狀態(tài)報(bào)告初稿，完整的報(bào)告將在今年晚些時(shí)候出版。

此圖顯示了相對(duì)于從1981年到2010年間平均溫度的2013年主要增溫狀況（紅色陰影）。

（來源：NOAA NCDC）

亮點(diǎn)2：從氣候角度解釋極端事件

　　暴雨、強(qiáng)風(fēng)暴、干旱以及熱浪等極端事件對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)和脆弱人群具有毀滅性影響。越來越多的氣候科學(xué)領(lǐng)域?qū)で罅私鈽O端事件背后的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以及它們?nèi)绾闻c更廣泛的氣候變化趨勢(shì)相連接。在努力監(jiān)測(cè)全球氣候（亮點(diǎn)1）的基礎(chǔ)上，近期BAMS發(fā)布的一份報(bào)告集成了來自20個(gè)不同研究小組的成果，評(píng)價(jià)了16個(gè)極端事件中人類引起氣候變化和自然氣候變化的各自作用。本報(bào)告的4位首席編輯中，有3位由NOAA的科學(xué)家擔(dān)任，與來自NOAA、NASA以及美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）DOI、DOE橡樹嶺和勞倫斯？伯克利國家實(shí)驗(yàn)室、美國學(xué)術(shù)機(jī)關(guān)以及13個(gè)其他國家研究機(jī)構(gòu)的作者共同完成。

　　20個(gè)研究小組中的5個(gè)研究了澳大利亞的溫度記錄，所有5個(gè)小組都發(fā)現(xiàn)，人類造成的氣候變化增加了這類事件發(fā)生的可能性和嚴(yán)重性。但對(duì)于有些其他2013年的極端事件，證據(jù)更為復(fù)雜。例如，關(guān)于人類造成的氣候變化對(duì)加利福尼亞持續(xù)干旱的影響，該報(bào)告沒有找到確鑿的證據(jù)。然而，它確實(shí)發(fā)現(xiàn)，人類活動(dòng)增加了與干旱發(fā)生有關(guān)的反常大氣壓格局可能性。另一個(gè)例子中，報(bào)告發(fā)現(xiàn)人類造成的氣候變暖現(xiàn)象增加了科羅拉多州空氣中的水分含量，但它沒有增加――事實(shí)上是明顯降低――在博爾德（編者按：位于科羅拉多州內(nèi)）導(dǎo)致洪水泛濫的極端降雨發(fā)生的可能性。

　　認(rèn)識(shí)人類與自然因素在極端事件中的相對(duì)影響，可以幫助政府和社區(qū)做出關(guān)于減少和應(yīng)對(duì)氣候變化影響的明智決定。尤其是，在給定區(qū)域能夠預(yù)測(cè)某種特定類型的極端天氣，可以激發(fā)降低風(fēng)險(xiǎn)行動(dòng)的積極性。

2013年9月，暴雨引發(fā)的洪水對(duì)科羅拉多州博爾德造成破壞——協(xié)作報(bào)告中考核的幾個(gè)極端事件之一。

(來源：美國Zumwalt聯(lián)邦應(yīng)急管理局)

亮點(diǎn)3：利用全球觀測(cè)跟蹤地球碳預(yù)算

　　2014年9月，國際全球碳排放計(jì)劃公布了年度全球碳預(yù)算，展示不斷上升的二氧化碳排放及其對(duì)國際減少氣候變化所做努力的非凡意義。2014年碳預(yù)算包括分析2013年排放、預(yù)測(cè)至2014年底的排放量，以及對(duì)未來氣候與能源選擇的影響。排放量數(shù)據(jù)通過全球范圍及國家區(qū)域的全球碳排放圖集，提供交互式探索使用。根據(jù)該預(yù)算，2013年全球使用化石燃料以及水泥生產(chǎn)排放的二氧化碳量增至創(chuàng)紀(jì)錄的360億噸，而毀林排放相對(duì)低，為33億噸。

　　全球碳預(yù)算依賴于從許多來源的觀測(cè)數(shù)據(jù)，USGCRP參與機(jī)構(gòu)包括NOAA、DOE以及NSF都做出了重大貢獻(xiàn)。這是第一次，2014預(yù)算利用從“機(jī)遇號(hào)”船及系泊設(shè)備上搭載的自動(dòng)工具獲取的海面二氧化碳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。2014年的預(yù)算估計(jì)，2013年海洋吸收了人類二氧化碳排放的29%，表示海洋碳儲(chǔ)存在過去50年里增加了近3倍。盡管這種碳儲(chǔ)存增加有助于減輕人類排放對(duì)氣候的影響，但它也導(dǎo)致海水酸度增加，威脅貝類及其他生態(tài)和經(jīng)濟(jì)上重要的海洋動(dòng)物。NOAA改進(jìn)觀測(cè)與技術(shù)方面的投資，有助于減少50%以上的海洋碳存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)的不確定性。

　　除提供數(shù)據(jù)之外，多個(gè)USGCRP參與機(jī)構(gòu)支持美國對(duì)2014預(yù)算分析做出貢獻(xiàn)。USGCRP通過年度撥款的方式為國際未來地球計(jì)劃（見亮點(diǎn)40）合作伙伴的項(xiàng)目提供資助。USGCRP的美國碳循環(huán)科學(xué)項(xiàng)目辦公室是國際碳項(xiàng)目的一個(gè)附屬辦公室。

技術(shù)人員在為NOAA配有二氧化碳傳感器的浮標(biāo)上工作。這類自治傳感器改進(jìn)了對(duì)海洋每年儲(chǔ)存多少碳的估算。

（來源：NOAA）

亮點(diǎn)4：熱帶雨林冠層的自然與人類排放

　　除了生物多樣以外，熱帶森林是地球上水、能源及碳循環(huán)的重要溫床――但日益受到氣候變化與人類活動(dòng)的影響。例如，在曾經(jīng)原始的亞馬遜河流域的大氣化學(xué)，由于森林砍伐、生物量燃燒以及與該地區(qū)發(fā)展有關(guān)的污染等原因正在迅速發(fā)生變化。

　　與其他森林一樣，熱帶森林自然產(chǎn)生并釋放出揮發(fā)性有機(jī)化合物，可以與其他元素反應(yīng)形成氣溶膠或懸浮在大氣中的細(xì)微顆粒。最近在亞馬遜河流域部署了多年期觀測(cè)活動(dòng)，不僅研究熱帶生態(tài)系統(tǒng)、氣溶膠、云以及在清潔條件下降水之間的相互作用，也研究自巴西熱帶大都市馬瑙斯傳輸出的污染物如何影響這種相互作用。觀測(cè)活動(dòng)由DOE、NSF以及2個(gè)巴西組織共同發(fā)起，利用地基和機(jī)載平臺(tái)收集廣泛環(huán)境的觀測(cè)數(shù)據(jù)。為實(shí)驗(yàn)配備的一臺(tái)傅里葉變換光譜儀，作為NASA的OCO-2（軌道碳觀測(cè)者2號(hào)）衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)的南半球重要驗(yàn)證點(diǎn)，將發(fā)揮雙重作用。

　　實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的早期結(jié)果令人驚奇，有機(jī)氣溶膠似乎隨著污染程度不同在液相和固相之間部分轉(zhuǎn)變，有可能同時(shí)對(duì)云的形成和大氣化學(xué)產(chǎn)生影響。長期的預(yù)期結(jié)果包括更好的熱帶森林冠層快速反應(yīng)大氣化學(xué)模型；更深層次認(rèn)知和改進(jìn)的生物排放、人為污染物以及氣象因素之間相互作用；以及更好地了解這些相互作用如何影響云及降水的周期過程。

在亞馬遜河流域的觀測(cè)活動(dòng)測(cè)量了關(guān)鍵環(huán)境變量，包括驅(qū)使樹冠進(jìn)行生物排放揮發(fā)性有機(jī)化合物的光照和溫度。

亮點(diǎn)5：創(chuàng)記錄的2012年早春

　　根據(jù)美國國家物候網(wǎng)（USA-NPN）一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的最近研究進(jìn)展，2012年的春天，來的比1900以來美國連續(xù)任何一年都早。研究采用USA-NPN的一套“春天指數(shù)”――或是基于熱敏植物啟動(dòng)生長所需累積溫暖程度算法，該算法經(jīng)過全國范圍內(nèi)丁香和金銀花生長歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證。USA-NPN，除了學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和非政府組織（NGOs）之外，由參與USGCRP的多聯(lián)邦機(jī)構(gòu)發(fā)起――包括NSF、NASA、NOAA、DOE橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室以及DOI國家公園管理局（NPS）、美國魚類和野生物保護(hù)部（FWS）以及USGS。

　　植被“綠度”衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示了2012年異常早春的累積效應(yīng)最為明顯的是橫跨玉米帶、五大湖西部地區(qū)以及美國東北部地區(qū)。生長季節(jié)提前開始的潛在好處被4月份的晚霜凍毀壞了，產(chǎn)生的“假春”損壞了橫貫中西部地區(qū)和五大湖地區(qū)的果樹。

　　USA-NPN的研究論證了為識(shí)別新的環(huán)境變化而進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)的必要性，因?yàn)榭赡軙?huì)由于缺少長期數(shù)據(jù)記錄而遺漏這種現(xiàn)象。其他包括不同地理范圍這樣的長期數(shù)據(jù)集――諸如北半球和美國西部地區(qū)――已有記錄證明隨著溫度的增加，春天確實(shí)提前到來了。結(jié)合植被生長的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，像“春天指數(shù)”這一指標(biāo)在用于確定氣候變化如何影響季節(jié)模式，以及跟蹤氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、自然資源及農(nóng)業(yè)部門的相關(guān)影響等將變得越來越重要。

該圖顯示了每年春季開始時(shí)間與20世紀(jì)期間春季開始平均時(shí)間相差的天數(shù)。2012年春季（紅圈所示）創(chuàng)造了早春的最高記錄。（來源：改編自USGCRP指標(biāo)體系（indicators pilot），數(shù)據(jù)來自USA-NPN以及NOAA NCDC）

亮點(diǎn)6：土壤碳儲(chǔ)存：微生物的大作用

　　大多數(shù)的陸地（以土地為基礎(chǔ)的）碳儲(chǔ)存在土壤中。隨著氣候與土地利用的變化，了解這個(gè)碳循環(huán)中的關(guān)鍵角色顯得越來越重要。2014年10月，來自13個(gè)國家的科學(xué)家小組齊聚南卡羅萊納州，參加了第六屆國際土壤與沉積有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性與不穩(wěn)定性研討會(huì)（SOM6）。與會(huì)代表集中討論并共享了USDA、NSF、DOE、USGS以及NOAA及其他機(jī)構(gòu)資助的研究成果。此次大會(huì)由USDA國家食品與農(nóng)業(yè)研究所主辦，使許多本來沒有能力參會(huì)的學(xué)生及博士后研究人員參加。

　　在SOM6研究界的參與下，一條重要線索業(yè)已顯現(xiàn)，那就是理解了碳存儲(chǔ)是由生活在土壤中的微生物（細(xì)菌）介導(dǎo)的，反過來可以受到土地管理措施及植物生物多樣性的影響。例如，USDA資助的美國密歇根州大學(xué)凱洛格學(xué)院生物站（一個(gè)NSF長期生態(tài)研究臺(tái)站）研究發(fā)現(xiàn)，土壤在有機(jī)農(nóng)業(yè)條件下較傳統(tǒng)耕作方式下積累更多的碳――即使有機(jī)耕種的土壤可能被犁的更加頻繁，而且也可能從植物殘?bào)w中獲得更少的碳。這一有違常理的發(fā)現(xiàn)歸功于更高的生物質(zhì)、活躍以及微生物在有機(jī)農(nóng)業(yè)的生長效率等，之間的差異與所種植植物的更高生物多樣性有關(guān)。此外，草地生態(tài)系統(tǒng)的長期數(shù)據(jù)集表明，較高的生物多樣性造成更多的碳趨近生活在植物根部周圍的微生物群落，同時(shí)增加了微生物的活性和土壤碳儲(chǔ)量?？傊@意味著生態(tài)系統(tǒng)有利于豐富、多樣性和微生物活躍群落的特性，對(duì)土壤碳存儲(chǔ)最大化十分重要。

受耕作方式的影響，土壤微生物在碳存儲(chǔ)中起著重要作用。

亮點(diǎn)7：觀測(cè)改進(jìn)氣候模型

　　2012–2021戰(zhàn)略規(guī)劃強(qiáng)調(diào)協(xié)調(diào)對(duì)地觀測(cè)與地球系統(tǒng)建模兩者的必要性――是全球變化研究的兩個(gè)立足基石。Obs4MIPs（或稱觀測(cè)數(shù)據(jù)模型比較計(jì)劃）是一個(gè)新興活動(dòng)，使用觀測(cè)數(shù)據(jù)來更好地支持耦合模型比較項(xiàng)目（CMIP），世界氣候研究計(jì)劃所屬的一個(gè)國際合作項(xiàng)目，協(xié)調(diào)氣候模型中心開展實(shí)驗(yàn)以及為大型評(píng)估提供研究。該概念形成于2010年由NASA和DOE主辦的一次會(huì)議上，目前，Obs4MIPs橋接大型觀測(cè)與建模項(xiàng)目的基本組成部分。NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室在衛(wèi)星觀測(cè)方面起主導(dǎo)地位，同時(shí)，DOE支持的在勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的氣候模型診斷與比較項(xiàng)目，在CMIP技術(shù)層面與觀測(cè)需求方面提供專業(yè)知識(shí)。

　　Obs4MIPs當(dāng)前關(guān)注一個(gè)重要、可行的，否則尚未解決的目標(biāo)：以能直接與CMIP模型輸出進(jìn)行對(duì)比的格式，為研究人員評(píng)估氣候模型提供最需要的觀測(cè)數(shù)據(jù)。具體來說，每個(gè)Obs4MIPs數(shù)據(jù)集根據(jù)最新CMIP需求進(jìn)行格式化，并對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)CMIP實(shí)驗(yàn)中的模型輸出領(lǐng)域。這種技術(shù)統(tǒng)一觀測(cè)產(chǎn)品與模型輸出，使我們能更有效地進(jìn)行比較、評(píng)估并最終改進(jìn)氣候模型。在NOAA、歐空局以及其他新的合作伙伴的共同努力下，在WCRP數(shù)據(jù)咨詢委員會(huì)的指導(dǎo)下，Obs4MIPs正在成長為一個(gè)規(guī)模更大、更國際化的企業(yè)。目前正在為下一期CMIP計(jì)劃努力協(xié)調(diào)Obs4MIPs的發(fā)展。

亮點(diǎn)8：評(píng)估美國對(duì)地觀測(cè)

　　民用對(duì)地觀測(cè)支持重要公共服務(wù)、長期研究、科學(xué)探索以及技術(shù)創(chuàng)新。除了使用學(xué)術(shù)界、工業(yè)界以及州、地方與部落政府投資之外，聯(lián)邦政府每年跨多機(jī)構(gòu)為民用對(duì)地觀測(cè)與數(shù)據(jù)進(jìn)行重大投資。規(guī)劃與評(píng)估工作對(duì)確保這些投資能夠引領(lǐng)對(duì)地觀測(cè)向合理、高效及快速使用方面發(fā)展至關(guān)重要。

　　在《2013國家民用對(duì)地觀測(cè)戰(zhàn)略》的基礎(chǔ)上，在美國地球觀測(cè)組織（USGEO）利用USGCRP參與機(jī)構(gòu)的專業(yè)知識(shí)提供跨部門的支持下，白宮科學(xué)與技術(shù)政策辦公室（OSTP）最近發(fā)布了《國家民用對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃》。該計(jì)劃遞交了一份關(guān)于最大限度發(fā)揮對(duì)地觀測(cè)潛力、刺激經(jīng)濟(jì)增長、維護(hù)國土安全以及推進(jìn)科學(xué)研究與公眾了解的藍(lán)圖――同時(shí)考慮到財(cái)政與項(xiàng)目限制因素。該計(jì)劃還強(qiáng)調(diào)了改善數(shù)據(jù)訪問、管理與互操作性，特別是對(duì)聯(lián)邦政府的努力方向如“氣候數(shù)據(jù)倡議”和“氣候恢復(fù)性工具箱”（見第2.2節(jié)）。

　　下一步是2016國家對(duì)地觀測(cè)評(píng)估（EOA 2016），這將建立在其2012年前任的基礎(chǔ)上對(duì)美國對(duì)地觀測(cè)投資組合進(jìn)行評(píng)估，并考慮它如何惠及涉及到的包括氣候在內(nèi)的諸多領(lǐng)域。在USGEO的領(lǐng)導(dǎo)下，在USGCRP通過機(jī)構(gòu)專業(yè)知識(shí)和工作小組成員共享的支持下，EOA 2016將評(píng)估現(xiàn)有系統(tǒng)并提供對(duì)未來有深刻理解的研究和數(shù)據(jù)需求。這一努力的最終目標(biāo)是為聯(lián)邦政府在制定政策和預(yù)算決策時(shí)，提供健壯的、具有效益的國家對(duì)地觀測(cè)能力。

除美國對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)投資組合之外，NASA軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星2號(hào)（如上圖）在2014年具有里程碑意義。（來源：NASA）

亮點(diǎn)9：構(gòu)建美國建模界協(xié)作

　　從實(shí)驗(yàn)研究到了解地球系統(tǒng)，為制定科學(xué)決策開展預(yù)報(bào)與預(yù)測(cè)，地球氣候建模進(jìn)一步優(yōu)先考慮了國家利益。在國家頂級(jí)的建模中心之間協(xié)調(diào)――特別是在實(shí)驗(yàn)性與運(yùn)營性項(xiàng)目之間（見亮點(diǎn)31）――有望提升預(yù)報(bào)能力，提供更強(qiáng)的預(yù)測(cè)，并橋接目前由于覆蓋面差異高不確定性導(dǎo)致仍分開進(jìn)行的短期氣象與長期氣候模型。

　　2015年2月，為響應(yīng)國家研究委員會(huì)的一份報(bào)告，USGCRP召開了首屆美國氣候建模峰會(huì)，匯集來自CMIP級(jí)實(shí)驗(yàn)建模中心和預(yù)報(bào)中心的科學(xué)家。與會(huì)者包括來自NOAA地球物理流體動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室（GFDL）和國家環(huán)境預(yù)測(cè)中心（NCEP）；NASA戈達(dá)德空間研究所（GISS）和全球建模與同化辦公室（GMAO）；由國家大氣研究中心（NCAR）主管，NSF和DOE資助的公共地球系統(tǒng)模型（CESM）；以及由ODE及8個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室參與資助的加速能源氣候模型（ACME），NCAR、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)以及私營部門。

　　峰會(huì)促進(jìn)了大家對(duì)每個(gè)建模中心的不同和互補(bǔ)的目標(biāo)、戰(zhàn)略以及能力等方面理解的共識(shí)。與會(huì)者明確了協(xié)作的機(jī)遇，并考慮了可能的宣傳機(jī)會(huì)，以提高氣候變化模型產(chǎn)出的易懂性與適用性。峰會(huì)產(chǎn)出的關(guān)于計(jì)劃合作領(lǐng)域的白皮書于2015年4月發(fā)布。峰會(huì)將繼續(xù)每年召開正式會(huì)議，通過不間斷地協(xié)調(diào)，推進(jìn)共同目標(biāo)，加快知識(shí)與能力從研究階段向運(yùn)營階段的轉(zhuǎn)化。

美國氣候模型峰會(huì)匯聚了全國主要實(shí)驗(yàn)性與運(yùn)行性氣候模擬項(xiàng)目的代表。上圖，峰會(huì)參會(huì)代表在NOAA天氣與氣候預(yù)測(cè)中心合影。

亮點(diǎn)10：碳研究領(lǐng)域協(xié)作

　　碳循環(huán)――或通過大氣、海洋、土壤以及生物體的連續(xù)碳通量――是氣候變化與人類活動(dòng)相互作用的地球系統(tǒng)的基本組成部分。通過USGCRP及其美國碳循環(huán)科學(xué)計(jì)劃，聯(lián)邦機(jī)構(gòu)與科學(xué)界合作，推進(jìn)這一重要領(lǐng)域的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。一些示例顯示如下：

• 2014年，NASA、USDA、DOE以及NOAA為通過跨部門征集（NASA-ROSES碳循環(huán)科學(xué)）的41個(gè)新研究項(xiàng)目共同投資3700萬美元。這些項(xiàng)目將幫助回答關(guān)于在水陸界面，北極、熱帶和高緯度地區(qū)，都市、郊區(qū)、森林、沿海以及農(nóng)業(yè)景觀，以及在地下的碳動(dòng)力問題。此外，一些項(xiàng)目將集中綜合當(dāng)前研究進(jìn)展，找出知識(shí)差距并為今后工作奠定基礎(chǔ)。

• 自2007年項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí)，沿海碳合成（CCARS）活動(dòng)匯集了國際研究人員，回答碳如何穿過北美沿海環(huán)境移動(dòng)的問題。這一多年期合作努力于2014年在馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所召開的CCARS學(xué)術(shù)研討會(huì)上積累形成，代表來自USGCRP機(jī)構(gòu)包括NASA、USGS、NOAA以及NSF在內(nèi)的機(jī)構(gòu)的支持。在北美沿海不同地區(qū)工作的60名參會(huì)代表凝練了近期科學(xué)優(yōu)先事項(xiàng)――包括觀測(cè)、建模以及過程研究――這些內(nèi)容將在目前正在進(jìn)行的一項(xiàng)科學(xué)計(jì)劃中概述。

• NASA碳監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CMS）項(xiàng)目，由美國國會(huì)指導(dǎo)，繼續(xù)促進(jìn)美國碳監(jiān)測(cè)能力的發(fā)展，支持科學(xué)研究及地方和區(qū)域管理工作。除NASA之外，CMS涉及美國林務(wù)局（USDA-FS）、NOAA、DOE、USGS以及學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和私營部門等重要參與。與USDA森林調(diào)查與分析國家計(jì)劃、跨部門的林間碳計(jì)劃（SilvaCarbon program）以及聯(lián)合國國際減少森林砍伐和林地退化造成的碳排放（REDD）計(jì)劃等的緊密合作也很到位。通過CMS計(jì)劃開發(fā)的碳監(jiān)測(cè)與驗(yàn)證原型，強(qiáng)調(diào)了對(duì)航天航空觀測(cè)平臺(tái)、計(jì)算能力以及包含與利益相關(guān)者專業(yè)知識(shí)相結(jié)合的商用成品技術(shù)有效利用等開發(fā)的重要性。在新的CMS項(xiàng)目獲得經(jīng)費(fèi)及發(fā)展之時(shí)，我們正在付出巨大的努力評(píng)估這些途徑。在未來幾年中，NASA將繼續(xù)以合作建立完全滿足國家需求的能力和為全球提供模型為目標(biāo)，加強(qiáng)與其他涉及碳監(jiān)測(cè)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)的聯(lián)系。

　　原文題目：OUR CHANGING PLANET：The U.S. Global Change Research Program for Fiscal Year 2016 A Supplement to the President’s0 Budget

　　來源：http://www.globalchange.gov/browse/reports/our-changing-planet-FY-2016

（黃銘瑞、林巧編譯，殷永元審核）