2030年全球海平面上升多少?美歐將發射兩顆新衛星 為沿海氣候觀測造一雙“火眼金睛”

Evelyn Zhang

地球上的氣候正在發生改變,海平面上升已經成為一大威脅,甚至導致大規模的人口遷徙。此前Climate Central的一份報告顯示,到2050年,預計近3億人都會面臨海平面上升的威脅,大約全球1.5億人的居住地將可能被海水淹沒。

在這種情況下,關于海洋更深入細致的研究,對于理解氣候變化帶來的關聯影響將至關重要。Sentinel-6/Jason-CS衛星任務將為長期的海平面數據集增加數據集,而這些數據集已經成為從軌道上進行氣候研究的“黃金標準”。

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在近30年的時間里,一組連續不斷的衛星環繞著我們的星球,孜孜不倦地測量著全球海平面。他們建立的海洋高度的連續記錄幫助研究人員揭示了像厄爾尼諾這樣的天氣現象的內部機制。以及預測海洋對世界海岸線的侵蝕程度。現在,工程師和科學家正在準備兩顆一模一樣的衛星來增加這一方面的探究,將數據集再延長10年。

這兩個航天器都是Sentinel-6/Jason-CS(服務連續性)任務的一部分。這項合作的目標是對世界各地的海平面進行最精確的測量。第一顆發射的衛星Sentinel-6 Michael Freilich將于11月發射升空。它的孿生設備Sentinel-6B將于2025年發射。兩顆衛星都將通過向海洋發送電磁信號來評估海平面變化和上升的情況,并測量返回航天器所需的時間。

海平面上升

1993-2020年全球平均海平面分析。這張圖表顯示了從1993年1月到2020年1月全球平均海平面的上升。測量是利用Sentinel-6/Jason-CS任務的前身TOPEX/Poseidon、Jason-1、OSTM/Jason-2和Jason-3衛星任務收集的數據進行的。資料來源:美國宇航局戈達德太空飛行中心

美國宇航局地球科學部主任Karen St. Germain說:“這項任務將繼續進行精確測量海平面高度的寶貴工作,它使我們能夠理解和預測海平面的變化,這將影響到世界各地沿海地區的人們。”

這顆衛星將建立在始于1992年的TOPEX/Poseidon任務的基礎上,并在多年中繼續進行了另外三次任務:Jason-1、OSTM/Jason-2和Jason-3。Sentinel-6/Jason-CS的目標是將之前任務建立的近30年的海平面數據集再延長10年。

NASA在南加州的噴氣推進實驗室負責該項任務的科學家Josh Willis說,通過測量海洋的高度,科學家可以實時了解地球氣候的變化情況。海洋吸收了地球變暖氣候中90%的多余熱量。海水升溫會膨脹,導致當今全球平均海平面上升約三分之一。其余的原因是來自陸地的融化的冰,如冰川和冰原。

為了了解海平面上升對人類的影響,研究人員需要知道海平面上升的速度有多快。“衛星是告訴我們這個速率的最重要的工具,”Josh Willis解釋說。“它們是這種緩慢的全球變暖影響的風向標,這種影響將淹沒世界各地的海岸線,影響數億人。”

目前,海平面平均每年上升0.13英寸(3.3毫米),是20世紀初的兩倍多。Josh Willis表示:“到2050年,我們的海岸線將與現在截然不同。”

“隨著越來越多的人搬到沿海地區,沿海大城市繼續發展,海平面變化對這些社會的影響將更加深刻。”歐洲航天局的任務項目科學家克雷格·唐隆(Craig Donlon)說。

黃金標準

Sentinel-6 Michael Freilich收集的信息將加入一個數據集,該數據集已成為從太空進行氣候研究的黃金標準——始于TOPEX/Poseidon的重疊衛星鏈。自20世紀90年代初以來,它一直在測量海洋高度,這種連續性是這個數據集成功的關鍵。

氣候科學家所依賴的一些長期數據集,如海洋溫度或潮汐高度,在數據的收集方式上存在差距或重大變化(如衛星記錄開始前后),這使得理解長期氣候信號具有挑戰性。研究人員必須考慮到這些變化,以確保他們的結果真正代表了他們正在研究的現象。

緊隨TOPEX/Poseidon之后的衛星——Jason-1、OSTM/Jason-2和Jason-3——在同一軌道上飛行,每一顆都是在舊的那顆報廢之前發射的。當Sentinel-6 Michael Freilich在今年晚些時候發射升空時,它將比2016年發射的Jason-3衛星晚30秒繞地球軌道運行。然后,科學家們將用一年的時間對兩顆衛星收集的數據進行交叉校準,以確保從一個任務到下一個任務的測量連續性。5年后,隨著Sentinel-6的任務結束,工程師和科學家們將對Michael Freilich的孿生兄弟Sentinel-6進行同樣的交叉校準。

如果沒有這些衛星和它們收集到的數據,研究人員不可能對海平面上升的速度以及厄爾尼諾現象的有如今的細致程度。這種天氣模式是由通常從東向西橫跨赤道太平洋的風的巨大轉變引發的。厄爾尼諾可以改變洋流和全球氣候模式,給美國西南部帶來暴雨,并引發亞洲和澳大利亞的干旱。與之對應的是拉尼娜現象,可以產生相反的效果。

海平面數據集的發現之一,是厄爾尼諾現象的深遠影響。“2010年,發生了大規模的拉尼娜現象。它基本上淹沒了澳大利亞和東南亞的大部分地區。它在陸地上下了很多雨,導致全球海平面下降了1厘米(0.4英寸)。”Josh Willis說道。“我們不知道它會對全球海平面造成如此巨大的影響。”

Donlon說,Sentinel-6 Michael Freilich衛星將提供的全球視角,以及來自模型和觀測站的海平面數據,將為政府和地方當局提供無價的信息,這些政府和地方當局負責規劃海平面上升和風暴等事件。

更多關于該任務的信息

Sentinel-6 / Jason-CS正在聯合歐洲航天局(ESA)、歐洲氣象衛星組織開采(EUMETSAT)、美國國家航空航天局(NASA)和美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)等,并籌集來自歐盟委員會(European Commission)的資金,獲得來自法國國家太空研究中心(CNES)的支持。

第一顆將發射的Sentinel-6/Jason-CS衛星是以美國宇航局地球科學部前主任邁克爾·弗賴利奇(Michael Freilich)的名字命名的。它將成為此前2016年發射的Jason-3之后的“接替者”,目前正在提供數據。

NASA對Sentinel-6/Jason-CS任務的貢獻,是為兩顆Sentinel-6衛星分別配備了三個科學儀器:先進微波輻射計、全球導航衛星系統(無線電掩星)和激光反射器陣列。NASA還為這些衛星的發射服務、支持jpli開發的科學儀器運行的地面系統、其中兩個儀器的科學數據處理器以及為國際海洋表面地形科學團隊提供支持。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

參考來源:https://scitechdaily.com/satellite-mission-keeps-a-steady-eye-on-sea-level-change-from-space/

https://sealevel.jpl.nasa.gov/missions/jasoncs/

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