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新《十年战略》为美地球科学研究指路

责任编辑:张玮     2018-01-12 09:27:37       

    近日,美国国家科学院、工程院和医学院发布了名为《在不断变化的地球上繁衍生息:从太空观测地球的十年战略》(简称《十年战略》)的报告,呼吁美国国家航空航天局(NASA)、海洋与大气层管理局(NOAA)以及地质调查局(USGS)共同努力,提高天气预测能力和海平面上升预测能力,更深刻地理解生态系统的变化等。

    在白宫和一些国会议员正试图削减地球观测研究经费的背景下,此报告的新鲜出炉可谓“雪中送炭”,让科学家和机构负责人有更多底气为地球观测研究据理力争。英国《自然》杂志官网也在日前的报道中称,未来十年,地球科学家更倾向于进行一些成本低廉且小而美的项目,获取最大的科学回报。

    美国政府的卫星正在监测地球大气层,追踪温室气体浓度的变化等    图片来源:《自然》杂志官网

    注重科学对社会回报

    该报告的一大亮点是注重科学回报。这份花了两年时间完成的报告基于美国科学家和工程师提供的研究建议,确保NASA、NOAA以及USGS未来十年的地球探测任务“由科学和应用需求共同驱动”。报告强调,地球观测卫星收集的数据应为社会和国家安全服务,比如为农民提供干旱评估报告,美军使用NASA和NOAA的卫星数据规划行动等。

    此外,与2007年发布的上一份《十年调查》不同,新报告侧重于解决需要回答的科学问题,而不是优先设计出特定的航天器。研究人员提出了关于地球科学和应用的35个关键问题,以及这三个机构未来十年内应完成的24个主要目标。

    这些关键问题包括:地球水循环如何不断变化?强风暴为什么会出现以及如何应对?如何降低预测未来变暖的不确定性等。而且,该报告还指出,地球表面的气溶胶颗粒、云及其质量变化是最重要的环境变量,需要科学家认真研究。

    美国大气研究大学联盟(UCAR)负责人安东尼奥·布萨拉基说:“学界借此报告发出了自己的声音,并就优先发展事项达成了共识,国会以及政府机构应严肃对待。”

    博尔德市环境科学合作研究所的卫星基地球测量专家斯蒂芬·内勒姆认为:“我们做这些事情是为了科学,使科学更好地为社会服务,让社会受益。”

    设置优先级研究任务

    最新报告建议NASA在下个十年专门创建一个“指定”任务类,以重点观察列为最高优先级的项目,包括让NASA研制5架飞船,其中两架分别耗资8亿美元,其余3架的成本分别为6.5亿美元、5亿美元和3.5亿美元。

    该报告还建议资助三个“地球系统探险家”项目,每项资金不超过3.5亿美元,以解决第二级优先事项——例如监测大气中温室气体浓度以及冰川和冰盖融化程度对海平面上升的影响。报告同时建议继续进行两个1.5亿美元左右的小规模“地球探险”项目。“地球探险”是NASA地球科学部快速发展的成本约束任务,2012年发射的气旋全球导航卫星系统(CYGNSS)是该系列的首个任务。

    目前,NASA每年在地球科学领域的开支不到20亿美元,雪上加霜的是,白宫已提议将其削减至17.5亿美元。预算收缩意味着很多项目不会通过,而有些项目则被延期多年。比如,测量极地冰盖的“冰、云和陆地高程卫星2号”(ICESat-2)任务。

    目前,该机构计划在2023年之前,发射15个以上的地球科学任务和仪器,其中一些已经是最新报告中列出的优先事项,比如计划今年3月前发射下一对GRACE卫星,目的是进一步观测地球重力场的变化,并通过精确测量,让科学家了解地下水层的深度,并看到海平面的变化。

    最新报告联合主席、全球天气公司联合创始人比尔·盖尔指出,其他优先事项,包括监测气溶胶浓度,NASA还没有筹划相关任务来进行研究。

    NOAA正在努力确定监测地球和太空天气卫星的优先次序,其初步调查结果将在得克萨斯州奥斯汀举行的美国气象学会会议上发布。UCAR荣誉总裁理查德·恩西斯说:“NOAA的研究与最新报告有明显重叠的任务——两者都建议研究三维大气风场以提高天气预报能力。”

    阿卜杜拉蒂表示,设置这些优先级任务旨在促使研究人员思考如何从太空研究地球的新思路。十年后,我希望人们能够回头说,“新报告促使我们在处理紧迫的地球科学问题方面具有创新性和创造性”。

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