在不斷變化的地球上實(shí)現(xiàn)繁榮——太空對(duì)地觀測(cè)十年戰(zhàn)略

美國(guó)國(guó)家科學(xué)工程醫(yī)學(xué)院

共識(shí)研究報(bào)告

工程與物理科學(xué)局

太空研究理事會(huì)

《在不斷變化的地球上實(shí)現(xiàn)繁榮——太空對(duì)地觀測(cè)十年戰(zhàn)略》委員會(huì)

美國(guó)科學(xué)院出版社

Washington， D.C.

預(yù)印本

前言

　　本報(bào)告是2017-2027年度天基地球科學(xué)與空間應(yīng)用調(diào)查[1]（“ESAS 2017”）的最終產(chǎn)出，是由美國(guó)科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院進(jìn)行的第二次10年期地球科學(xué)與空間應(yīng)用調(diào)查。該調(diào)查于2015年底正式開(kāi)始，任命指導(dǎo)委員會(huì)開(kāi)展此項(xiàng)研究，并委任支持其工作的研究小組。如任務(wù)說(shuō)明所述（附錄E中重?。?，該研究的首要任務(wù)是“為環(huán)境監(jiān)測(cè)和地球科學(xué)與應(yīng)用界，提出以綜合和可持續(xù)的方式開(kāi)展美國(guó)政府民用天基地球系統(tǒng)科學(xué)計(jì)劃的建議”。正如本報(bào)告第一章所討論的那樣，對(duì)這項(xiàng)任務(wù)的解釋產(chǎn)生的一些建議，將在已知限制條件（如預(yù)期預(yù)算）下，推動(dòng)地球系統(tǒng)科學(xué)，提供關(guān)鍵信息，支持廣泛的國(guó)家經(jīng)濟(jì)與社會(huì)需求。

　　2007年出版的這一科學(xué)領(lǐng)域首次10年期調(diào)查[2]旨在圍繞為社會(huì)帶來(lái)益處的地球系統(tǒng)科學(xué)總體主題開(kāi)展。其最顯著的成就是構(gòu)成地球科學(xué)的各界，跨越一系列不同的學(xué)科界限，一反傳統(tǒng)，聚集在一起，從而能夠就10年期研究的優(yōu)先事項(xiàng)達(dá)成共識(shí)。由此產(chǎn)生的綜合方案證明對(duì)贊助機(jī)構(gòu)和美國(guó)都非常有利，機(jī)構(gòu)項(xiàng)目產(chǎn)生大量的信息和數(shù)據(jù)產(chǎn)品滿足了國(guó)家迅速增長(zhǎng)的需求[3]。

　　“ESAS 2017”由美國(guó)國(guó)家航空與航天局（NASA）、國(guó)家海洋與大氣管理局（NOAA）和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）等聯(lián)邦機(jī)構(gòu)資助，負(fù)責(zé)制定并執(zhí)行太空對(duì)地觀測(cè)民用計(jì)劃。在內(nèi)部，國(guó)家科學(xué)院此項(xiàng)調(diào)查工作由空間研究理事會(huì)領(lǐng)導(dǎo)，在大氣科學(xué)與氣候理事會(huì)、地球科學(xué)與資源理事會(huì)、海洋研究理事會(huì)、極地研究理事會(huì)以及水科學(xué)與技術(shù)理事會(huì)的專家與志愿者密切協(xié)作下，共同完成。

　　本調(diào)查由一個(gè)經(jīng)過(guò)任命的指導(dǎo)委員會(huì)負(fù)責(zé)，該委員會(huì)全權(quán)負(fù)責(zé)此最終報(bào)告，包括所有調(diào)查的結(jié)果和建議，以及5個(gè)跨學(xué)科研究小組。此外，指導(dǎo)委員會(huì)還得到若干非正式工作組的信息通報(bào)，其中一些工作組側(cè)重于任務(wù)陳述的具體內(nèi)容，另一些側(cè)重于跨學(xué)科主題（如技術(shù)與創(chuàng)新）以及“綜合主題”（如碳、水以及能源循環(huán)）。這種結(jié)構(gòu)——幾種考慮方案之一——允許從多個(gè)有利角度接近任務(wù)陳述中的主題，實(shí)現(xiàn)豐富而全面的研究過(guò)程。

　　從指導(dǎo)委員會(huì)到每個(gè)研究小組，從每個(gè)研究小組到其他4個(gè)研究小組都指定了“聯(lián)絡(luò)員”，這有助于避免形成信息“煙囪”。此外，指導(dǎo)委員會(huì)聯(lián)絡(luò)人出席研究小組會(huì)議，研究小組聯(lián)絡(luò)人有機(jī)會(huì)參加其他研究小組的會(huì)議。在整個(gè)研究過(guò)程中，研究小組共召開(kāi)了3次會(huì)議，其中有2次會(huì)議是與同時(shí)舉行的指導(dǎo)委員會(huì)共同召開(kāi)了聯(lián)席分會(huì)。整個(gè)研究期間，指導(dǎo)委員會(huì)共召開(kāi)了7次線下會(huì)議。在會(huì)議間隔期間，指導(dǎo)委員會(huì)與研究小組通過(guò)WebEx召開(kāi)了多次網(wǎng)絡(luò)會(huì)議。有關(guān)10年期調(diào)查組織的更多信息，參見(jiàn)鏈接：http://www.nas.edu/esas2017。

　　10年期調(diào)查的大部分工作都在研究小組內(nèi)進(jìn)行。他們選擇了重點(diǎn)領(lǐng)域/主題，以便整合后可以跨越地球系統(tǒng)的主要組成部分。研究小組的組織由指導(dǎo)委員會(huì)在調(diào)查過(guò)程早期設(shè)計(jì)并確認(rèn)，同時(shí)參考了科學(xué)界在第一次征求意見(jiàn)（RFI[4]，見(jiàn)附錄D）時(shí)反饋的信息。其他考慮因素包括希望建立一個(gè)能夠滿足資助方使命與目標(biāo)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)與10年期調(diào)查任務(wù)陳述的內(nèi)容相一致。

　　研究小組負(fù)責(zé)接收并分析科學(xué)界提供的意見(jiàn)，尤其是科學(xué)界對(duì)第二次征求意見(jiàn)調(diào)查問(wèn)卷的回應(yīng)。每個(gè)研究小組都包括一些跨學(xué)科專家，他們的集體專業(yè)知識(shí)跨越了研究小組從科學(xué)到應(yīng)用的專題焦點(diǎn)領(lǐng)域。通過(guò)研究小組的信息輸入，指導(dǎo)委員會(huì)隨后提出了觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)先方面，綜合“了解和監(jiān)測(cè)地球系統(tǒng)的目標(biāo)”與“強(qiáng)調(diào)在一系列使用觀測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用環(huán)境”。研究小組及其重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域如下[5]：

1. 全球水文循環(huán)與水資源

水的流動(dòng)、分布、可用性及其隨時(shí)間的變化。

2. 天氣與空氣質(zhì)量：從分鐘到次季節(jié)

大氣動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、化學(xué)及其在陸地與海洋界面的相互作用。

3. 海洋與陸地生態(tài)系統(tǒng)以及自然資源管理

4. 氣候變異與變化：從季節(jié)到百年

5. 地球表面與內(nèi)部：動(dòng)力學(xué)與災(zāi)害

巖心、地幔、巖石圈以及地表過(guò)程、系統(tǒng)相互作用及其產(chǎn)生的災(zāi)害。

ESAS 2017 任務(wù)陳述

　　為闡述ESAS 2017任務(wù)陳述中的內(nèi)容，指導(dǎo)委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱“委員會(huì)”）將工作重點(diǎn)放在以下4個(gè)廣泛領(lǐng)域：

1. 評(píng)估過(guò)去10年的進(jìn)展情況；
2. 確定未來(lái)10年的愿景與戰(zhàn)略；
3. 確定科學(xué)與應(yīng)用目標(biāo)的優(yōu)先次序，并將這些優(yōu)化制定到觀測(cè)計(jì)劃中；

4. 分別制定計(jì)劃實(shí)施指南，專門(mén)針對(duì)來(lái)自以下機(jī)構(gòu)的特定要求：

a. NASA

b. NOAA和USGS。

　　在該清單的第2和第3區(qū)中，任務(wù)陳述要求優(yōu)先重點(diǎn)面向科學(xué)、應(yīng)用和觀測(cè)，而不是執(zhí)行這些觀測(cè)所需的儀器和任務(wù)。特別是，該任務(wù)陳述要求委員會(huì)“建議NASA通過(guò)一系列優(yōu)先戰(zhàn)略‘科學(xué)目標(biāo)’（由指導(dǎo)委員會(huì)擴(kuò)大為科學(xué)與應(yīng)用目標(biāo)）推動(dòng)地球系統(tǒng)科學(xué)和應(yīng)用的研究活動(dòng)，為2018-2027年10年期的天基觀測(cè)提供機(jī)遇”。正如第三章中詳述的那樣，一個(gè)科學(xué)目標(biāo)是“一套與共同天基相關(guān)的可觀測(cè)的科學(xué)目標(biāo)?！敝笇?dǎo)委員會(huì)把與每個(gè)科學(xué)目標(biāo)相關(guān)的觀測(cè)值定義為目標(biāo)觀測(cè)值。

ESAS 2017：報(bào)告結(jié)構(gòu)與主要特征

　　本報(bào)告的結(jié)構(gòu)和主要特征反映了相當(dāng)詳細(xì)的任務(wù)陳述。尤其是：

• ？根據(jù)要求，委員會(huì)的建議戰(zhàn)略是一項(xiàng)推進(jìn)對(duì)地球系統(tǒng)的基本了解，并提供可用于社會(huì)服務(wù)的知識(shí)。

• 針對(duì)NASA的特定任務(wù)要素，報(bào)告提供了一個(gè)優(yōu)先排序的最高級(jí)科學(xué)與應(yīng)用目標(biāo)清單，并注重記錄計(jì)劃中的差距與機(jī)遇，以及測(cè)量途徑的可行性。與NASA有關(guān)的任務(wù)構(gòu)成（Task elements。譯者注：本文將elements譯為“構(gòu)成部分/構(gòu)成”，而未直譯為“要素”。下同。）還包括分析地球科學(xué)局主要計(jì)劃構(gòu)成之間平衡的具體要求，以及在其飛行計(jì)劃范圍內(nèi)，對(duì)不同的計(jì)劃構(gòu)成之間投入的平衡。

• 針對(duì)NOAA和USGS的任務(wù)構(gòu)成，著重于如何使現(xiàn)有和規(guī)劃中的計(jì)劃對(duì)其用戶在實(shí)用性及成本效益方面（包括通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新）更有效。

• 根據(jù)2008年NASA授權(quán)法案[6]，ESAS 2017安排了對(duì)正在優(yōu)先考慮的主要候選項(xiàng)目投資進(jìn)行獨(dú)立成本與技術(shù)評(píng)估（CATE）[7]。這項(xiàng)分析是由航空航天公司（Aerospace Corporation）完成的，作為最近在太陽(yáng)與空間物理學(xué)、行星科學(xué)、天文學(xué)和天體物理學(xué)方面進(jìn)行的國(guó)家科學(xué)院10年期調(diào)查的一部分（詳見(jiàn)第3章），該公司也執(zhí)行了技術(shù)評(píng)估（CATEs）。

• 為使NASA地球科學(xué)局便于制定并實(shí)施其推薦計(jì)劃，ESAS 2017委員會(huì)假設(shè)調(diào)查開(kāi)始時(shí)[8]可用的資源達(dá)到“預(yù)期水平”。它還提供了“決策規(guī)則”，以便在技術(shù)或預(yù)算方面出現(xiàn)突發(fā)問(wèn)題時(shí)進(jìn)行應(yīng)對(duì)措施指導(dǎo)。

• ？ESAS 2017指導(dǎo)委員會(huì)及其研究小組仔細(xì)考慮了利用技術(shù)進(jìn)步、國(guó)際合作伙伴關(guān)系以及商業(yè)領(lǐng)域新興能力等因素確保研究質(zhì)量，同時(shí)降低地球觀測(cè)成本機(jī)會(huì)。還關(guān)注了地球科學(xué)“大數(shù)據(jù)”開(kāi)發(fā)。

• 與所有聯(lián)邦機(jī)構(gòu)一樣，NASA在互相競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)選投資領(lǐng)域方面，也面臨著艱難選擇。在地球科學(xué)局內(nèi)部，這些選擇包括是否繼續(xù)投資一個(gè)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)流還是另一個(gè)，還是投資于滿足研究界需求的一個(gè)新觀測(cè)能力的開(kāi)發(fā)。在制定一個(gè)推薦計(jì)劃時(shí)——可以預(yù)計(jì)NASA將在受到嚴(yán)重約束的預(yù)算內(nèi)執(zhí)行這項(xiàng)推薦的計(jì)劃，指導(dǎo)委員會(huì)以及研究小組也面臨著艱巨挑戰(zhàn)，以在這些互相牽制的需求間達(dá)到適當(dāng)平衡。在不增加預(yù)算的情況下，將進(jìn)行多項(xiàng)“連續(xù)性”觀測(cè)職責(zé)從NOAA向NASA轉(zhuǎn)移，這種做法相當(dāng)于為NASA增加了新職責(zé)，帶來(lái)了新挑戰(zhàn)[9]。

• ？本調(diào)查獲益于仔細(xì)解讀行政部門(mén)相關(guān)高級(jí)指導(dǎo)文件[10]。

　　最后，如果沒(méi)有來(lái)自研究與應(yīng)用界的資助機(jī)構(gòu)及同事的協(xié)助，本報(bào)告將不可能完成。指導(dǎo)委員會(huì)感謝NASA、NOAA以及USGS的領(lǐng)導(dǎo)對(duì)調(diào)查工作的支持，尤其是提供了委員會(huì)和研究小組了解優(yōu)先順序所需的詳細(xì)計(jì)劃信息。此外，如果沒(méi)有同事們投入大量實(shí)質(zhì)性工作進(jìn)行報(bào)告內(nèi)容的寫(xiě)作，并參加市政廳式的會(huì)議，此10年期調(diào)查也不可能完成。這些輸入對(duì)跨學(xué)科研究小組的工作特別重要，因?yàn)檫@些研究小組的產(chǎn)出形成了激動(dòng)人心的科學(xué)與應(yīng)用基本素材，而這些基本素材最終成為本調(diào)查推薦計(jì)劃的基礎(chǔ)。我們還要感謝航空航天公司的幫助，他們提供了獨(dú)立的成本分析和技術(shù)可行性選項(xiàng)來(lái)確定本調(diào)查中的科學(xué)優(yōu)先事項(xiàng)。

報(bào)告提綱

　　本報(bào)告分為以下兩部分，黑體顯示每一章的主題：

第一部分

？

• 指導(dǎo)委員會(huì)報(bào)告摘要

• 指導(dǎo)委員會(huì)報(bào)告全文

第一章：十年愿景

第二章：十年戰(zhàn)略

本章回顧了過(guò)去10年的進(jìn)展情況，評(píng)估了新出現(xiàn)的科學(xué)與社會(huì)需求，并以此為基礎(chǔ)開(kāi)始構(gòu)建未來(lái)10年的戰(zhàn)略框架。

第三章：科學(xué)、應(yīng)用以及觀測(cè)的優(yōu)先計(jì)劃

本章描述了委員會(huì)用來(lái)確定觀測(cè)需求并確定優(yōu)先順序的過(guò)程，提出了推薦戰(zhàn)略，用于提供一個(gè)符合預(yù)算預(yù)期的穩(wěn)健而平衡的美國(guó)太空對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃。

本章闡述了在執(zhí)行推薦計(jì)劃時(shí)作為重要程序的一些關(guān)鍵的機(jī)構(gòu)特定問(wèn)題。

第五章：結(jié)論

第二部分

• ？5個(gè)研究小組對(duì)各章節(jié)的貢獻(xiàn)

第六章：全球水文循環(huán)與水資源

第七章：天氣與空氣質(zhì)量：從分鐘到次季節(jié)

第八章：海洋與陸地生態(tài)系統(tǒng)以及自然資源管理

第九章：氣候變異與氣候變化：從季節(jié)到百年

第十章：地球表面與內(nèi)部：動(dòng)態(tài)與災(zāi)害

摘要

　　本次對(duì)地球科學(xué)與空間應(yīng)用的10年期調(diào)查，是美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、工程和醫(yī)學(xué)院繼2007年首次發(fā)布的第一次10年期調(diào)查（NRC，2007年）之后，在地球科學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行的第二次10年期調(diào)查。 本摘要對(duì)報(bào)告進(jìn)行全面概述，但僅包括報(bào)告得出的17項(xiàng)調(diào)查結(jié)果和18項(xiàng)建議中的選定內(nèi)容。

太空對(duì)地觀測(cè)：一種變革性能力

　　從人類最早期時(shí)代起，關(guān)于地球的知識(shí)就成為我們命運(yùn)和前景的基礎(chǔ)。在過(guò)去的60年里，在獲取這些科學(xué)與實(shí)踐知識(shí)方面取得了極其迅速的進(jìn)展，這很大程度上歸因于天基對(duì)地觀測(cè)所提供的特殊視角。

　　空間的有利位置，使我們能夠看到地球不斷變化的過(guò)程對(duì)我們生活的影響程度。這些觀測(cè)過(guò)程在地區(qū)空間尺度上，比如河流流動(dòng)提供淡水、氣象和氣候條件決定作物產(chǎn)量；在全球空間尺度上，比如洋流變化影響商業(yè)捕撈，以及促進(jìn)全球變化與氣候變異。天基的有利位置還可以確保我們觀測(cè)在廣泛時(shí)間尺度上發(fā)生的過(guò)程，從突發(fā)事件（如地震）到10年期間事件（如世界巨大冰蓋的增長(zhǎng)和消融），以及介于這兩個(gè)尺度間的任何時(shí)間尺度。

　　從這個(gè)角度，我們認(rèn)識(shí)到地球過(guò)程發(fā)生的復(fù)雜且不斷變化的方式，同時(shí)認(rèn)識(shí)到這些觀測(cè)并了解在我們生活中起著至關(guān)重要的作用。

發(fā)現(xiàn)1A：天基對(duì)地觀測(cè)提供了一個(gè)全球視角，包括：

• 在過(guò)去60年間，轉(zhuǎn)變了對(duì)地球的科學(xué)認(rèn)識(shí)，揭示了它是一個(gè)在大氣、海洋、陸地、冰以及人類社會(huì)之間在一系列時(shí)空尺度上動(dòng)態(tài)相互作用的綜合系統(tǒng)，跨越地域、政治或?qū)W科界限。

• 尤其是在過(guò)去10年間，為個(gè)人、企業(yè)、國(guó)家和世界提供了巨大的社會(huì)應(yīng)用價(jià)值。隨著這些應(yīng)用融入到人們的日常生活，這些應(yīng)用正在不斷地拓寬和深入，成為社會(huì)必不可少的信息基礎(chǔ)設(shè)施元素。

在不斷變化的地球上實(shí)現(xiàn)繁榮

　　在日常層面，這種對(duì)地球觀測(cè)的綜合能力對(duì)每個(gè)人而言都非常重要。地球信息——簡(jiǎn)單舉例來(lái)說(shuō)，用于互聯(lián)網(wǎng)地圖、每日天氣預(yù)報(bào)、土地利用規(guī)劃、交通運(yùn)輸效率以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力等——是生活的核心，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家安全以及人身安全做出實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。它有助于為這個(gè)蓬勃發(fā)展的社會(huì)提供保障。

　　在我們整個(gè)日常生活中依賴的地球信息，是對(duì)地球科學(xué)持續(xù)探索與應(yīng)用承諾的科研結(jié)果，也已成為一種先進(jìn)的國(guó)家間和國(guó)際間觀測(cè)系統(tǒng)、科學(xué)研究及應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施。地球科學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域存在一個(gè)特殊優(yōu)勢(shì)，那就是興趣驅(qū)使型科學(xué)研究（curiosity-based science）在很大程度上與應(yīng)用導(dǎo)向型科學(xué)（applications-oriented science）和社會(huì)效益不可分割地結(jié)合在一起。這種鼓舞人心的實(shí)踐科學(xué)的持續(xù)奉獻(xiàn)，已多倍地為社會(huì)帶來(lái)益處，并將在進(jìn)一步的支持下繼續(xù)做出貢獻(xiàn)。

　　實(shí)際上，在過(guò)去60年的天基觀測(cè)中，最明智也最重要的啟示是地球正在以多種方式和原因發(fā)生變化的程度。即使對(duì)最早期的人類，即使不能解釋清楚，比如天氣這種日常變化，也是顯而易見(jiàn)的。長(zhǎng)期性的變化，特別是全球范圍內(nèi)發(fā)生的變化，直到現(xiàn)在才得以了解并引起公眾的認(rèn)識(shí)。這些變化中，有些與氣候有關(guān)，比如厄爾尼諾的南方擾動(dòng)的更替，但還有許多并非如此。除氣候以外，空氣質(zhì)量、水資源可利用性、農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分以及其他地球資源的變化主要由人類活動(dòng)驅(qū)動(dòng)。要想成功地管理與這些變化相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)并識(shí)別機(jī)遇，需要清楚地了解其背后的人為驅(qū)動(dòng)和自然過(guò)程。

挑戰(zhàn)性的十年及更長(zhǎng)期愿景

　　我們永遠(yuǎn)無(wú)法從過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)中了解一個(gè)不斷變化的地球。它的發(fā)展演化和新興特征必須通過(guò)觀測(cè)來(lái)不斷探索。要想繼續(xù)有效地將知識(shí)用于社會(huì)福祉，我們的科學(xué)好奇心必須尋求并揭示地球變化之后產(chǎn)生的那些新的以及改變的過(guò)程。在這10年間做出的決定，對(duì)于預(yù)測(cè)未來(lái)的潛在變化，以及這些變化是否發(fā)生、如何發(fā)生及其影響至關(guān)重要。接受這種新范式來(lái)理解不斷變化的地球，制定一項(xiàng)解決方案，是我們?cè)谖磥?lái)10年及以后更長(zhǎng)時(shí)期的主要挑戰(zhàn)。

建議2.1：地球科學(xué)與應(yīng)用是國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，需要確保美國(guó)對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃的強(qiáng)健、富有彈性以及適當(dāng)平衡。NASA、NOAA和USGS與其他感興趣的美國(guó)機(jī)構(gòu)合作，應(yīng)當(dāng)在國(guó)家層面戰(zhàn)略性協(xié)調(diào)并推進(jìn)該計(jì)劃，確?？焖儆行У乩妹绹?guó)的資源，這也是2007年地球科學(xué)與應(yīng)用10年期調(diào)查中所建議的內(nèi)容。

　　這種社會(huì)需求與知識(shí)機(jī)遇的背景，為本報(bào)告提出的地球觀測(cè)計(jì)劃提供了基礎(chǔ)。社會(huì)發(fā)展的基本愿望，支持這種愿望所需的不斷擴(kuò)大的科學(xué)知識(shí)，以及不斷提高的應(yīng)用能力，這些都是本委員會(huì)建議的初衷。為了實(shí)現(xiàn)這一愿景，讓我們擁抱理解地球的目標(biāo)——在我們不斷變化的星球上蓬勃發(fā)展——激發(fā)了未來(lái)10年及以后更長(zhǎng)時(shí)間的一種新范式。

實(shí)現(xiàn)進(jìn)展的結(jié)構(gòu)化途徑

　　要想在未來(lái)10年取得進(jìn)展，相當(dāng)不容易。財(cái)務(wù)與人力資源方面的制約可能會(huì)對(duì)進(jìn)展帶來(lái)挑戰(zhàn)（第一章）。這些限制相繼迫使NASA、NOAA和USGS制定、采用并實(shí)施戰(zhàn)略來(lái)推進(jìn)技術(shù)與程序化進(jìn)展。委員會(huì)提出以下8個(gè)要素作為建議的戰(zhàn)略框架（第二章）：

1、致力于持續(xù)的科學(xué)與應(yīng)用

2、為綜合科學(xué)/應(yīng)用提供創(chuàng)新方法

      3、擴(kuò)大科學(xué)與應(yīng)用的交叉效益

      4、利用外部資源與伙伴關(guān)系

      5、制度化流程的靈活性與平衡

6、利用技術(shù)與用戶需求的外部趨勢(shì)

7、拓展運(yùn)用競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，以及

8、盡管有制約，仍然追求雄心勃勃的科學(xué)

　　將要面臨的挑戰(zhàn)，以及克服這些挑戰(zhàn)的創(chuàng)新戰(zhàn)略思維需求，在以下科學(xué)界挑戰(zhàn)中體現(xiàn)。

　　委員會(huì)認(rèn)為，應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)將激勵(lì)科學(xué)界在如何進(jìn)行科學(xué)研究方面開(kāi)辟創(chuàng)新方法，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)程序化與技術(shù)創(chuàng)新，以更少的成本完成更多目標(biāo)；更加關(guān)注國(guó)內(nèi)和國(guó)際伙伴關(guān)系以及日益增長(zhǎng)的商業(yè)資源能力等的潛在利益（第三章和第四章）。

　　委員會(huì)與10年期調(diào)查5個(gè)研究小組緊密協(xié)作開(kāi)展工作，每一個(gè)小組開(kāi)展跨學(xué)科研究，全體研究小組共同合作代表跨地球系統(tǒng)科學(xué)所有學(xué)科的研究。調(diào)查過(guò)程的總結(jié)見(jiàn)圖S.1。 該圖的設(shè)計(jì)旨在把大量科學(xué)組織提供的可能性——匯集到最終的數(shù)量小的一組科學(xué)與應(yīng)用優(yōu)先項(xiàng)目（以藍(lán)色顯示）以及觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)先項(xiàng)目（以綠色顯示），這些優(yōu)先項(xiàng)目對(duì)滿足國(guó)家地球科學(xué)與應(yīng)用需求非常必要。該過(guò)程假定記錄計(jì)劃（POR）中現(xiàn)有以及計(jì)劃中的設(shè)備均如期正常運(yùn)行。

圖S.1　 2017地球科學(xué)與空間應(yīng)用路線圖，來(lái)自于空間10年期調(diào)查（ESAS 2017）

　　報(bào)告基于調(diào)查委員會(huì)確定的識(shí)別未來(lái)10年優(yōu)先事項(xiàng)的途徑，從科學(xué)組織征求意見(jiàn)（RFIs）開(kāi)始，精選這些輸入，確定優(yōu)先的科學(xué)與應(yīng)用問(wèn)題以及目標(biāo)，然后確定新型觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)先事項(xiàng)（假設(shè)記錄計(jì)劃如期完成）。這些優(yōu)先事項(xiàng)由程序化建議進(jìn)行補(bǔ)充。

確立科學(xué)與應(yīng)用優(yōu)先順序

　　從最初設(shè)定的290個(gè)科學(xué)社區(qū)提交的意見(jiàn)開(kāi)始，委員會(huì)與5個(gè)跨學(xué)科小組合作，將這些意見(jiàn)縮小到未來(lái)10年內(nèi)擬解決的35個(gè)地球科學(xué)與應(yīng)用關(guān)鍵問(wèn)題。綜合這些問(wèn)題可以發(fā)現(xiàn)，這些問(wèn)題全面闡述了一些需要提高的領(lǐng)域，同時(shí)包括由好奇心科學(xué)驅(qū)動(dòng)和實(shí)際問(wèn)題導(dǎo)向的地球科學(xué)領(lǐng)域，以及相應(yīng)的地球信息的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。為了確定解決這些問(wèn)題所需的觀測(cè)能力，委員會(huì)隨后確定了一組基本的科學(xué)與應(yīng)用目標(biāo)，將之評(píng)估并分配至3個(gè)優(yōu)先級(jí)類別之中：最重要（MI）、非常重要（VI）、重要（I）。

　　這一過(guò)程在委員會(huì)所提建議3.1中有以下闡述：NASA、NOAA和USGS致力于解決表S.1中概述的關(guān)鍵科學(xué)與應(yīng)用問(wèn)題（在報(bào)告正文中有更詳細(xì)描述）。這些問(wèn)題涉及未來(lái)10年科學(xué)與應(yīng)用的核心優(yōu)先事項(xiàng)。

建議3.1：根據(jù)適當(dāng)分工以及經(jīng)過(guò)確認(rèn)的機(jī)構(gòu)任務(wù)與優(yōu)先事項(xiàng)，NASA、NOAA和USGS應(yīng)當(dāng)協(xié)同工作，實(shí)施一種程序化途徑，推進(jìn)基于表S.1所列出的地球科學(xué)與應(yīng)用方面的問(wèn)題和觀測(cè)目標(biāo)。表S.1列出了2017-2027期間10年科學(xué)與應(yīng)用優(yōu)先事項(xiàng)。

表S.1：2017-2027十年期科學(xué)與應(yīng)用優(yōu)先事項(xiàng)

　　注：最高優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題（定義為“最重要”目標(biāo)相關(guān)的問(wèn)題）已全部列出；“非常重要”或“重要”目標(biāo)相關(guān)的其他問(wèn)題在本表中簡(jiǎn)要概述。類別中再無(wú)進(jìn)一步優(yōu)先級(jí)，主題按字母順序排列。括號(hào)中的字母與數(shù)字組合是指研究小組（H =“水文”，W =“天氣”，E =“生態(tài)系統(tǒng)”，C =“氣候”，S =“固體地球”）以及每個(gè)小組的問(wèn)題編號(hào)。本表的完整版本見(jiàn)表3.3與附錄B。

　　通過(guò)努力突破這些優(yōu)先事項(xiàng)，將會(huì)在科學(xué)挑戰(zhàn)領(lǐng)域和直接影響人們生活的領(lǐng)域都取得重大進(jìn)展。委員會(huì)觀測(cè)計(jì)劃建議的一個(gè)主要組成部分是對(duì)一系列觀測(cè)能力（在下一節(jié)中概述）的承諾，這將有助于在以下所有科學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展：

• 提供關(guān)于氣溶膠與云的組成與分布的重要信息，從而改進(jìn)對(duì)未來(lái)氣候條件的預(yù)測(cè)，并幫助我們?cè)u(píng)估氣溶膠對(duì)人體健康的影響；

• 闡述云層覆蓋與降水變化如何影響未來(lái)氣候、氣象以及地球能量平衡的關(guān)鍵問(wèn)題，提高對(duì)大氣中空氣與能量運(yùn)動(dòng)及其對(duì)氣象、降水及強(qiáng)風(fēng)暴影響的了解；

• 確定冰川與冰蓋的縮減程度及其對(duì)海平面上升的貢獻(xiàn)程度，是正在加速、減速還是保持不變；

• 量化儲(chǔ)存在陸地的水（例如地下水庫(kù)）的趨勢(shì)以及對(duì)人類消耗與灌溉可用水量等問(wèn)題的影響；

• 了解地表特征與景觀的變化（如積雪、融雪、滑坡、地震、火山爆發(fā)、城市化、土地覆蓋與土地利用）以及對(duì)諸如風(fēng)險(xiǎn)管理與資源管理等應(yīng)用的影響；

• 評(píng)估陸地植被與水生生態(tài)系統(tǒng)的演變特征與健康狀況，這對(duì)了解其對(duì)作物產(chǎn)量、碳吸收及生物多樣性等關(guān)鍵影響十分重要；以及

• 檢查陸地與冰面運(yùn)動(dòng)，以冰為例，確定冰快速損失的可能性以及顯著加速的海平面上升速率；以陸地為例，應(yīng)變速率的變化會(huì)影響并提供關(guān)于地震、火山噴發(fā)、山體滑坡以及構(gòu)造板塊變形等的關(guān)鍵見(jiàn)解。

　　此外，委員會(huì)提議具有競(jìng)爭(zhēng)力的觀測(cè)機(jī)遇，也將在下一部分概述，涉及至少以下3個(gè)科學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域：

• 了解二氧化碳與甲烷的源與匯，以及影響其未來(lái)濃度的過(guò)程；

• 了解冰川與冰蓋對(duì)海平面上升速率的貢獻(xiàn)，及其可能如何影響未來(lái)海平面上升；

• 提高對(duì)海洋環(huán)流、海洋與大氣間的交流及其對(duì)天氣與氣候的影響；

• 評(píng)估臭氧與其他氣體的變化及其對(duì)人類健康、空氣質(zhì)量與氣候的影響；

• 確定積雪的數(shù)量與融化率及其對(duì)水資源、天氣、氣候、洪水、干旱等的相關(guān)影響；

• 量化生物量并表達(dá)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，評(píng)估大氣中碳吸收和土地覆蓋的變化，以支持資源管理；以及

• 為污染物傳輸、風(fēng)能、云過(guò)程以及陸地或海洋表面與大氣間的能量傳輸提供重要見(jiàn)解。

　　這一推薦的計(jì)劃將促進(jìn)科學(xué)知識(shí)在已成熟的領(lǐng)域獲得發(fā)現(xiàn)并直接影響今天的生活方式。通過(guò)這項(xiàng)科學(xué)計(jì)劃，未來(lái)10年發(fā)展起來(lái)的知識(shí)，在為未來(lái)的行動(dòng)與投資活動(dòng)提供信息具有光明的前景。

實(shí)施一項(xiàng)創(chuàng)新性觀測(cè)計(jì)劃

　　要解決委員會(huì)提出的科學(xué)與應(yīng)用問(wèn)題，需要在記錄計(jì)劃中（POR）對(duì)現(xiàn)有的和規(guī)劃建設(shè)的設(shè)備及衛(wèi)星提供持續(xù)的建設(shè)承諾。委員會(huì)建議的觀測(cè)計(jì)劃正是以此為基礎(chǔ)建立的，填補(bǔ)POR中的觀測(cè)空缺，以實(shí)現(xiàn)未來(lái)10年關(guān)鍵科學(xué)與應(yīng)用目標(biāo)。此觀測(cè)計(jì)劃在表S.2及相應(yīng)的建議3.2中作了概述。大多數(shù)可觀測(cè)任務(wù)被分配給NASA兩項(xiàng)新飛行計(jì)劃構(gòu)成部分之中：一組被稱為指定的觀測(cè)組（Designated），另一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)組稱為地球系統(tǒng)探索組（Earth System Explorer）。在這兩項(xiàng)新的飛行計(jì)劃中，表S.2所列的8項(xiàng)優(yōu)先觀測(cè)需求將作為儀器、儀器組件或任務(wù)實(shí)施。此外，還有幾項(xiàng)可觀測(cè)任務(wù)被分配給稱為孵化（Incubation）的一項(xiàng)新計(jì)劃構(gòu)成部分之中，主要是為了加速這些觀測(cè)項(xiàng)目的準(zhǔn)備工作，這些屬于目前從飛行成本效益角度看尚不可行卻具有高優(yōu)先級(jí)的可觀測(cè)項(xiàng)目。最后，委員會(huì)提出一個(gè)擴(kuò)展的風(fēng)險(xiǎn)投資計(jì)劃，用于小型任務(wù)競(jìng)爭(zhēng)，以增加對(duì)連續(xù)性驅(qū)動(dòng)觀測(cè)的關(guān)注。綜上所述，這些新的計(jì)劃內(nèi)容補(bǔ)充了NASA現(xiàn)有飛行計(jì)劃要素，例如風(fēng)險(xiǎn)投資計(jì)劃。

　　表S.3所列的基本觀測(cè)中——有5項(xiàng)歸入指定觀測(cè)組（Designated），是委員會(huì)特別建議的執(zhí)行工作；有3項(xiàng)將從選入地球系統(tǒng)探索組（Earth System Explorer）的7項(xiàng)認(rèn)定的候選項(xiàng)目中擇優(yōu)選出——這些觀測(cè)擴(kuò)充了現(xiàn)有記錄計(jì)劃（POR），并在資源允許的情況下，可有效地最大程度解決本調(diào)查所述的35個(gè)優(yōu)先科學(xué)與應(yīng)用問(wèn)題。根據(jù)研究報(bào)告的任務(wù)陳述，沒(méi)有確定特定的任務(wù)與設(shè)施，這樣做可以確保資助機(jī)構(gòu)能夠在實(shí)施一套建議觀測(cè)計(jì)劃時(shí)，酌情確定那些最具成本效益和恰當(dāng)?shù)奶旎緩?。NASA的每一項(xiàng)新飛行計(jì)劃要素都承諾要采用創(chuàng)新手段，利用競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制及其他應(yīng)用程序工具，來(lái)提高飛行計(jì)劃的節(jié)奏與質(zhì)量，同時(shí)優(yōu)化成本與風(fēng)險(xiǎn)。

表S.2：觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)

　　注：委員會(huì)確定在未來(lái)10年需要確定的觀測(cè)（目標(biāo)觀測(cè)），除了在記錄計(jì)劃以內(nèi)的，見(jiàn)最后3欄（及用顏色標(biāo)記）顯示的內(nèi)容，分配給NASA新的3項(xiàng)飛行計(jì)劃元素（指定任務(wù)、地球系統(tǒng)探索任務(wù)、孵化任務(wù)，見(jiàn)相關(guān)文字定義）。在這些類別中，觀測(cè)目標(biāo)按字母順序排列。有些原先優(yōu)先考慮過(guò)但未分配至此次計(jì)劃構(gòu)成部分中的觀測(cè)目標(biāo)，列在表格底部。

建議3.2：NASA應(yīng)實(shí)施一套基于本報(bào)告擬議的計(jì)劃（設(shè)計(jì)為負(fù)擔(dān)得起、全面、穩(wěn)健并且平衡）的天基觀測(cè)能力，方法是實(shí)施記錄計(jì)劃的一部分以及表S.2所述 “觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)先事項(xiàng)”中增加的那部分。實(shí)施計(jì)劃應(yīng)以預(yù)算考慮結(jié)合本報(bào)告提出的決策規(guī)則為指導(dǎo)，并通過(guò)5個(gè)不同的計(jì)劃要素完成：

　　1.記錄計(jì)劃。 現(xiàn)有或以前計(jì)劃的一系列觀測(cè)項(xiàng)目，必須按計(jì)劃完成。ESAS 2017建議的執(zhí)行，要求從2018財(cái)年到2027財(cái)年（FY），NASA的記錄飛行任務(wù)計(jì)劃總成本應(yīng)限制在36億美元。

　　2.指定任務(wù)。是計(jì)劃的構(gòu)成部分之一，其涉及ESAS指定成本上限的大中型任務(wù)，對(duì)整個(gè)計(jì)劃必不可少，這些觀測(cè)內(nèi)容由NASA酌情或通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)確定。

　　3.地球系統(tǒng)探索任務(wù)。是一項(xiàng)新的計(jì)劃構(gòu)成部分，涉及為服務(wù)于特定ESAS優(yōu)先觀測(cè)具有成本上限的中型設(shè)備與任務(wù)提供競(jìng)爭(zhēng)機(jī)會(huì)。

　　4.孵化任務(wù)。是一項(xiàng)新的計(jì)劃構(gòu)成部分，側(cè)重于在達(dá)到成本效益可行性的條件之前需要提高的優(yōu)先觀測(cè)能力投資，其中包括一項(xiàng)應(yīng)對(duì)新興需求的創(chuàng)新基金。

　　5.地球風(fēng)險(xiǎn)投資。是地球風(fēng)險(xiǎn)計(jì)劃的構(gòu)成部分，根據(jù)ESAS 2007的建議，通過(guò)增加一項(xiàng)新的風(fēng)險(xiǎn)連續(xù)性組合，為持續(xù)觀測(cè)提供低成本機(jī)遇。

根據(jù)研究期間所進(jìn)行的技術(shù)準(zhǔn)備與成本分析，委員會(huì)有信心使推薦的觀測(cè)任務(wù)具備可行的實(shí)施方案，可在規(guī)定的成本上限之內(nèi)按計(jì)劃日程完成。擬議的計(jì)劃旨在既符合預(yù)期預(yù)算（根據(jù)本報(bào)告假定，僅隨通貨膨脹而增加），還能確保計(jì)劃構(gòu)成部分中各任務(wù)組合間的平衡（圖S.2）。候選的設(shè)備與任務(wù)將視情況正式接受成本與技術(shù)評(píng)估（CATE），以評(píng)估預(yù)算需求。委員會(huì)認(rèn)為發(fā)展成本管理對(duì)于有效實(shí)施該計(jì)劃至關(guān)重要，能夠避免影響其他計(jì)劃的執(zhí)行，避免變更期望達(dá)到的計(jì)劃平衡。至于預(yù)算應(yīng)該比預(yù)期的多還是少，本報(bào)告提供了用于在一定程度上調(diào)整計(jì)劃的決策規(guī)則，以確保計(jì)劃的整體完整性。

圖S.2：ESAS 2017實(shí)際美元估計(jì)成本（彩色楔形部分），被本報(bào)告提出的NASA飛行計(jì)劃構(gòu)成部分分解，與預(yù)期的飛行預(yù)算（黑線）相比，顯示出ESAS 2017如何將預(yù)算到2027年的總成本控制在34億美元以內(nèi)。假設(shè)NASA飛行部分預(yù)算總額以超過(guò)目前預(yù)算預(yù)測(cè)的通脹率增長(zhǎng)。圖中僅顯示與ESAS 2017建議相關(guān)的投資。估計(jì)成本與可用預(yù)算之間的差額，表示已承諾用于其他非ESAS任務(wù)相關(guān)活動(dòng)的資金。

計(jì)劃授權(quán)

　　最后，計(jì)劃的順利啟動(dòng)離不開(kāi)NASA、NOAA及USGS提供的強(qiáng)大支持，為提議的天基觀測(cè)系統(tǒng)發(fā)展以及評(píng)估由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)提供啟動(dòng)資源。關(guān)鍵是，這些支持對(duì)科學(xué)進(jìn)步轉(zhuǎn)化為應(yīng)用與社會(huì)效益至關(guān)重要。委員會(huì)提出了多種流程化的活動(dòng)，旨在提高每個(gè)機(jī)構(gòu)實(shí)施其天基觀測(cè)計(jì)劃的能力。

　　其中的關(guān)鍵是相關(guān)的發(fā)現(xiàn)與建議，包括確保平衡及健全程序結(jié)構(gòu)（發(fā)現(xiàn)4D及4E），以及利用合作伙伴（例如建議4.5中提到的歐盟哥白尼/哨兵計(jì)劃）的相關(guān)機(jī)會(huì)。這些發(fā)現(xiàn)與建議可以提高運(yùn)營(yíng)效率并確保機(jī)構(gòu)在其可用資源范圍內(nèi)盡可能完成計(jì)劃任務(wù)（發(fā)現(xiàn)4J，建議4.5、4.11及4.12）。

   發(fā)現(xiàn)4D：健全而富有彈性的ESD計(jì)劃具有以下屬性：

• 一種節(jié)奏健康的中小型任務(wù)，能夠?yàn)榭茖W(xué)組織提供定期飛行機(jī)會(huì)，充分利用技術(shù)與能力方面的進(jìn)步，迅速應(yīng)對(duì)新興科學(xué)需求。

• 少量大型成本受制約的任務(wù)，其實(shí)施不會(huì)從較小和更頻繁的機(jī)會(huì)中占用過(guò)多資源。

• 與美國(guó)政府和非美國(guó)空間機(jī)構(gòu)建有強(qiáng)大的合作伙伴關(guān)系。

• 空基、地面以及其他輔助觀測(cè)的補(bǔ)充計(jì)劃。

• 定期對(duì)每個(gè)計(jì)劃構(gòu)成部分帶來(lái)的投資回報(bào)進(jìn)行評(píng)估。

• 一種強(qiáng)有力的交換機(jī)制，用于出現(xiàn)與現(xiàn)有測(cè)量連續(xù)性需求相悖的情況

• 新的測(cè)量手段

發(fā)現(xiàn)4E：最大限度地提高NASA地球科學(xué)計(jì)劃的成功，需要在其計(jì)劃構(gòu)成部分之間進(jìn)行均衡投資，計(jì)劃的每一項(xiàng)構(gòu)成部分都對(duì)整個(gè)計(jì)劃至關(guān)重要。飛行計(jì)劃提供觀測(cè)結(jié)果，這些觀測(cè)結(jié)果供研究與分析計(jì)劃用于開(kāi)展科學(xué)探索，應(yīng)用科學(xué)計(jì)劃進(jìn)而將科學(xué)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)世界福利，同時(shí)技術(shù)計(jì)劃加速了飛行計(jì)劃對(duì)技術(shù)進(jìn)步的吸納。目前，這4項(xiàng)計(jì)劃的構(gòu)成部分在很大程度上達(dá)到了合理平衡，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)健全而富有彈性的地球科學(xué)計(jì)劃，而且能夠使用本報(bào)告建議的決策規(guī)則進(jìn)行有效運(yùn)行。正如本報(bào)告所建議的那樣，每項(xiàng)計(jì)劃構(gòu)成部分內(nèi)部的平衡調(diào)整還是有保證的。

發(fā)現(xiàn)4J：通過(guò)與其他天基觀測(cè)項(xiàng)目協(xié)同，擴(kuò)展了Landsat的能力，也為L(zhǎng)andsat數(shù)據(jù)的使用開(kāi)辟了新的機(jī)遇。通過(guò)Sentinel-2衛(wèi)星的交叉定標(biāo)和數(shù)據(jù)共享，歐洲航天局（ESA）已見(jiàn)證了這些成就。這些成就為未來(lái)合作伙伴關(guān)系以及與其他天基觀測(cè)項(xiàng)目的進(jìn)一步協(xié)同提供了模式。

建議4.5：由于擴(kuò)展和延伸的國(guó)際伙伴關(guān)系可以使國(guó)家受益，因此：

• NASA在執(zhí)行本10年期調(diào)查的優(yōu)先觀測(cè)任務(wù)時(shí)，應(yīng)考慮加強(qiáng)現(xiàn)有伙伴關(guān)系，尋求新的伙伴關(guān)系。
• NOAA應(yīng)加強(qiáng)并擴(kuò)展其已經(jīng)很強(qiáng)大的國(guó)際伙伴關(guān)系，通過(guò)：a）與合作伙伴協(xié)調(diào)，進(jìn)一步確保補(bǔ)充能力與運(yùn)營(yíng)備份，同時(shí)盡量減少不必要的冗余；以及b）將伙伴關(guān)系擴(kuò)展到更完整的觀測(cè)系統(tǒng)生命周期，包括未來(lái)能力的科學(xué)與技術(shù)開(kāi)發(fā)。
• USGS應(yīng)通過(guò)與諸如歐洲哨兵計(jì)劃等的進(jìn)一步合作，擴(kuò)大可持續(xù)陸地成像（SLI）計(jì)劃的影響。

建議4.11：NOAA應(yīng)當(dāng)建立其自身位于主要政府機(jī)構(gòu)中開(kāi)發(fā)商業(yè)數(shù)據(jù)源的潛在價(jià)值，同時(shí)評(píng)估其觀測(cè)數(shù)據(jù)組合的收益與風(fēng)險(xiǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，它應(yīng)    當(dāng)創(chuàng)新新型政府-商業(yè)伙伴關(guān)系，在必要時(shí)開(kāi)辟新商業(yè)模式，并尋求可以接受的解決方案，以解決諸如國(guó)際合作伙伴使用權(quán)利這樣的障礙。NOAA的商業(yè)數(shù)據(jù)合作伙伴關(guān)系，應(yīng)確保在必要且適當(dāng)?shù)那闆r下獲得所需的數(shù)據(jù)特征與質(zhì)量信息，同時(shí)，如果數(shù)據(jù)對(duì)NOAA的核心功能至關(guān)重要，那么在面對(duì)任何單一數(shù)據(jù)來(lái)源/提供者的損失時(shí)，NOAA應(yīng)采取強(qiáng)有力的措施。

建議4.12：NOAA應(yīng)與NASA共同建立一個(gè)靈活的聯(lián)合活動(dòng)框架，提升能力以及NOAA觀測(cè)能力的效益。該框架應(yīng)當(dāng)能夠?qū)嵤┚唧w的項(xiàng)目合作，其中每一項(xiàng)合作都可能有其獨(dú)特的要求，還應(yīng)當(dāng)確保：a）分工明確，b）共同利益，c）生命周期相互作用，d）多學(xué)科方法論，e）多元化專業(yè)知識(shí)，f）合理的預(yù)算機(jī)制。

十年期的預(yù)期進(jìn)展

　　在本報(bào)告中，委員會(huì)確定了科學(xué)與應(yīng)用、觀測(cè)以及程序化支持需求，這些內(nèi)容使深刻了解我們不斷變化的星球的本質(zhì)這一愿景成為現(xiàn)實(shí)。正如本摘要和報(bào)告正文中所述，委員會(huì)期望在該10年計(jì)劃結(jié)束之前完成以下工作：

機(jī)構(gòu)內(nèi)的流程實(shí)施將通過(guò)以下方式提高效率：

• 提高計(jì)劃的成本效益。促進(jìn)并擴(kuò)大對(duì)中型任務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，更好利用創(chuàng)新，發(fā)揮合作伙伴關(guān)系的作用。

• 科學(xué)連續(xù)性的制度化可持續(xù)。 在前期科學(xué)探索完成后，建立方法以便優(yōu)先考慮并促進(jìn)繼續(xù)開(kāi)展那些對(duì)于監(jiān)測(cè)地球社會(huì)重要方面至關(guān)重要的觀測(cè)。

• 發(fā)揮未被開(kāi)發(fā)的NASA-NOAA協(xié)同作用。建立更有效的手段，為NASA與NOAA合作，聯(lián)合開(kāi)發(fā)下一代天氣觀測(cè)儀器，加速NOAA整合先進(jìn)的運(yùn)行能力。

改進(jìn)的觀測(cè)將帶來(lái)激動(dòng)人心的新的科學(xué)與應(yīng)用，主要通過(guò)以下方面：

• 啟動(dòng)或部署8個(gè)以上新的優(yōu)先級(jí)地球觀測(cè)任務(wù)。開(kāi)發(fā)或啟動(dòng)任務(wù)及設(shè)備，以解決服務(wù)于科學(xué)與應(yīng)用的新的和/或擴(kuò)展的優(yōu)先觀測(cè)區(qū)域。委員會(huì)為NASA提供的推薦計(jì)劃中，有5項(xiàng)是規(guī)定計(jì)劃，有3項(xiàng)從委員會(huì)提供的7項(xiàng)候選優(yōu)先級(jí)事項(xiàng)中擇優(yōu)選拔出來(lái)，這些事項(xiàng)將形成一個(gè)NASA新的競(jìng)爭(zhēng)性中型任務(wù)類型的基礎(chǔ)。除了這些新的觀測(cè)優(yōu)先級(jí)事項(xiàng)，還將補(bǔ)充另外2項(xiàng)新的小型任務(wù)和6項(xiàng)新儀器事項(xiàng)，這些將通過(guò)NASA現(xiàn)有的地球風(fēng)險(xiǎn)計(jì)劃構(gòu)成加以選擇，還通過(guò)該計(jì)劃的新風(fēng)險(xiǎn)-連續(xù)性鏈選擇出2個(gè)持續(xù)觀測(cè)的機(jī)遇?，F(xiàn)有的和計(jì)劃建設(shè)的記錄計(jì)劃也將按預(yù)期執(zhí)行。

• 突破重大科學(xué)問(wèn)題。提高調(diào)查提出的35個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題中（表S.1）的部分知識(shí)，以解決關(guān)于地球系統(tǒng)關(guān)鍵未知問(wèn)題，并承諾帶來(lái)新的社會(huì)應(yīng)用與福利。

企業(yè)與個(gè)人將從科學(xué)進(jìn)步和地球信息改善中獲得更多價(jià)值，例如：

• 增加操作系統(tǒng)終端用戶的利益。強(qiáng)化的流程將使NOAA和USGS對(duì)其所服務(wù)的用戶群體產(chǎn)生更大的影響，并將為這些機(jī)構(gòu)提供改進(jìn)的工具，以利用低成本商業(yè)與國(guó)際天基觀測(cè)手段推進(jìn)其使命。

• 加速科學(xué)的公共利益。提高科學(xué)向應(yīng)用的轉(zhuǎn)化能力，將有可能更快速、更有效地實(shí)現(xiàn)科學(xué)探索的社會(huì)效益，并使應(yīng)用能夠更好地響應(yīng)不斷變化的社會(huì)需求。

• 通過(guò)新的觀測(cè)與相關(guān)數(shù)據(jù)，為創(chuàng)新商業(yè)用途提供數(shù)據(jù)支持。

　　在過(guò)去幾十年成功與發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，本報(bào)告的平衡計(jì)劃為通過(guò)太空對(duì)地觀測(cè)實(shí)現(xiàn)巨大的科學(xué)與社會(huì)效益提供了一條途徑。在未來(lái)10年，它將確保美國(guó)繼續(xù)成為對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域有遠(yuǎn)見(jiàn)的領(lǐng)導(dǎo)者與合作伙伴，激勵(lì)下一代地球科學(xué)與應(yīng)用創(chuàng)新，同時(shí)激勵(lì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的人們。

　　原文題目：Thriving on Our Changing Planet A Decadal Strategy for Earth Observation from Space

　　資料來(lái)源：http://www.nap.edu/24938

（黃銘瑞、王化編譯，殷永元審核）