从太空绘制地球水道图：SWOT卫星改变了洪水预报的方式

从太空绘制地球水道图：SWOT卫星改变了洪水预报的方式 地表水和海洋地形卫星（SWOT）旨在对地球表面的水进行首次全球调查，它将收集地球上水体随时间变化的详细测量数据。图片来源：NASA/JPL-Caltech河流、湖泊和水库就像我们地球的动脉，通过相互连接的巨大网络输送维持生命的水。当地球的水循环速度过快时，就会导致洪水泛滥，危及生命和财产安全。随着气候变化改变了降水模式，全世界越来越多的人生活在洪水易发地区，这种风险正在增加。科学家和水资源管理者使用多种类型的数据来预测洪水。今年，他们有了一个新工具：来自地表水和海洋地形（SWOT）卫星的淡水数据。美国国家航空航天局（NASA）和法国国家空间研究中心（CNES）合作建立的观测站正在测量地球上几乎所有水面的高度。SWOT 的设计目的是测量每一条宽度超过 300 英尺（100 米）的主要河流，初步结果表明它可能能够观测到更小的河流。2011 年，苏里斯河的洪水淹没了北达科他州的这个社区。美国和法国的 SWOT 卫星为科学家和水资源管理者提供了一种新的工具，用来观察三维洪水，这些信息可以改善对洪水发生地点和频率的预测。资料来源：北达科他州水务委员会溪流测量仪可以精确测量河流的水位，但只能测量个别地点的水位，而且往往相隔很远。许多河流根本没有水位计，尤其是在没有资源维护和监测水位计的国家。水位计也可能因洪水而失灵，当水位超过河岸并流入水位计无法测量的区域时，水位计就不可靠了。SWOT 能以三维方式更全面地观察洪水，测量洪水的高度、宽度和坡度。科学家们可以利用这些数据更好地追踪洪水在地形中的脉动，从而改进对洪水发生地点和频率的预测。在这张 2023 年 10 月 8 日的图片中，季风雨造成的洪水覆盖了孟加拉国东北部的广大地区。这颗由美国和法国共同研制的卫星首次以高分辨率为整个地区提供及时、精确的水面高程信息，从而改进了洪水预报。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UNC-Chapel Hill/Google Earth建立更好的洪水模型将 SWOT 数据纳入洪水模型的一项工作由位于科罗拉多州博尔德的环境科学合作研究所 (CIRES) 的 J. Toby Minear 领导。Minear 正在研究如何将 SWOT 数据纳入美国国家海洋和大气管理局的国家水模型，该模型可预测美国河流发生洪水的可能性及其时间。SWOT 淡水数据将填补测量仪之间的空间空白，帮助 Minear 等科学家确定河流沿岸特定地点发生洪水的水位（高度）。SWOT 河流坡度数据如图所示的加利福尼亚州萨克拉门托河的坡度数据可以改善对水流通过河流和冲刷地貌的速度的预测。为了计算坡度，科学家将较低的水位（右）减去较高的水位（左），然后除以河段长度。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UNC-Chapel Hill/Google地球他希望 SWOT 能以多种方式改进国家水模型数据。例如，它将对河流坡度以及坡度如何随水流变化提供更准确的估算。一般来说，河流坡度越陡，水流速度越快。水文建模人员利用坡度数据来预测水流通过河流和流出地表的速度。SWOT 还将帮助科学家和水资源管理者量化湖泊和水库的储水量。虽然美国有大约 90,000 个相对较大的水库，但其中只有几千个水库拥有纳入国家水模型的水位数据。这就限制了科学家们了解水库水位与周围陆地高程和潜在洪水之间关系的能力。SWOT 正在测量数以万计的美国水库，以及几乎所有大于两个足球场的美国天然湖泊。包括美国在内的一些国家在河流测量网络和详细的当地洪水模型方面投入了大量资金。但在非洲、南亚、南美部分地区和北极地区，有关湖泊和河流的数据却很少。在这些地方，洪水风险评估通常依靠粗略估计。SWOT 的部分潜力在于，它能让水文学家填补这些空白，提供有关地表蓄水量和河流流量的信息。联合国大学教堂山分校博士生玛丽莎-休斯（Marissa Hughes）用三脚架安装全球定位系统，以精确测量新西兰怀马卡里里河一段的水面高程。测量结果用于校准和验证来自美国-法国 SWOT 卫星的数据。信用：Alyssa LaFaro/NC Research美国国家航空航天局SWOT淡水科学负责人、北卡罗来纳大学教堂山分校研究员塔姆林-帕维尔斯基（Tamlin Pavelsky）说，SWOT有助于应对气候变化引发的极端风暴所造成的日益严重的洪水威胁。想想2017年的休斯顿和哈维飓风吧，"他说。"如果没有气候变化，我们不太可能在一场风暴中看到 60 英寸的降雨量。随着强降水事件变得越来越常见，社会将需要更新工程设计标准和洪泛区地图。"地球水循环的这些变化正在改变社会对洪水和洪泛区的假设，随着降雨强度的增加以及洪水易发地区人口的增长，未来全球数亿人将面临更大的洪水风险。SWOT 洪水数据还有其他实际用途。例如，保险公司可以利用 SWOT 数据建立的模型来改进洪水灾害地图，从而更好地估计一个地区潜在的破坏和损失风险。一家大型再保险公司 FM Global 是 SWOT 目前的 40 家早期采用者之一，这是一个致力于将 SWOT 数据纳入其决策活动的全球组织社区。帕维尔斯基说："FM Global 等公司和美国联邦紧急事务管理局等政府机构可以通过与 SWOT 数据进行比较，对其洪水模型进行微调。这些更好的模型将让我们更准确地了解洪水可能发生的地点和频率。"关于任务的更多信息SWOT 于 2022 年 12 月 16 日从加利福尼亚州中部的范登堡空军基地发射升空，目前正处于运行阶段，收集的数据将用于研究和其他目的。SWOT 项目由美国国家航空航天局和法国国家空间研究中心联合开发，加拿大航天局和英国航天局也提供了支持。美国国家航空航天局的喷气推进实验室由加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院代为管理，是该项目的美国部分牵头单位。在飞行系统有效载荷方面，NASA 提供了 KaRIn 仪器、GPS科学接收器、激光反向反射器、双波束微波辐射计和 NASA 仪器操作。法国国家空间研究中心提供了多普勒轨道成像和卫星辐射定位集成系统、双频波塞冬测高仪（由泰雷兹阿莱尼亚航天公司开发）、KaRIn 射频子系统（与泰雷兹阿莱尼亚航天公司合作，并得到英国航天局的支持）、卫星平台和地面操作。加空局提供了 KaRIn 高功率发射机组件。美国国家航空航天局（NASA）提供了运载火箭和该局设在肯尼迪航天中心的发射服务计划，并管理相关的发射服务。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA对地球河流进行的新的全球核算揭示了大量用水的“指纹”

NASA对地球河流进行的新的全球核算揭示了大量用水的“指纹” 科罗拉多河蜿蜒流经美国 7 个州，为 4000 多万人供水，其中包括国际空间站上一名宇航员拍摄的犹他州东南部地区。美国国家航空航天局（NASA）领导的一项研究将科罗拉多河流域确定为人类用水密集的地区。资料来源：美国国家航空航天局研究结果还突出显示了因大量用水而枯竭的地区，包括美国的科罗拉多河流域、南美洲的亚马逊河流域和南部非洲的奥兰治河流域。这项研究最近发表在《自然-地球科学》（Nature Geoscience）杂志上，美国国家航空航天局（NASA）南加州喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）的研究人员采用了一种新颖的方法，将溪流测量数据与全球约 300 万条河段的计算机模型相结合。科学家们估计，从 1980 年到 2009 年，地球河流的平均总水量为 539 立方英里（2246 立方公里）。这相当于密歇根湖水量的一半，约占所有淡水总量的 0.006%，而淡水总量本身就占全球总量的 2.5%。尽管河流的水量只占地球总水量的一小部分，但从人类最早的文明开始，河流就对人类至关重要。美国国家航空航天局（NASA）领导的一项研究将溪流测量数据与 300 万个河段的计算机模型结合起来，绘制了一幅地球河流含水量的全球图景。据估计，亚马逊河流域的水量约占世界河水总量的 38%，是所评估的所有水文地区中最多的。资料来源：美国国家航空航天局JPL的塞德里克-戴维（Cédric David）是这项研究的合著者之一，他说，尽管研究人员多年来对从河流流入海洋的水量进行了无数次估算，但对河流总蓄水量（即储水量）的估算却很少，而且更加不确定。他将这种情况比作在不知道余额的情况下从支票账户中支出。戴维说："我们不知道账户里有多少水，而人口增长和气候变化使问题变得更加复杂。我们可以做很多事情来管理水资源的使用，确保每个人都有足够的水，但首要问题是：到底有多少水？这是其他一切问题的根本所在。"论文中的估计值最终可与国际地表水和海洋地形（SWOT）卫星的数据进行比较，以改进人类对地球水循环影响的测量。SWOT 卫星于 2022 年 12 月发射，它正在绘制全球水域的海拔高度图，河流高度的变化为量化蓄水和排水提供了一种方法。研究发现，亚马逊河流域是河流蓄水最多的地区，蓄水量约为 204 立方英里（850 立方公里），约占全球蓄水量的 38%。同一流域也是向海洋排放水量最多的地区：每年 1629 立方英里（6789 立方公里）。这占全球向海洋排出水量的 18%，从 1980 年到 2009 年，平均每年向海洋排出 8975 立方英里（37411 立方公里）的水量。美国国家航空航天局（NASA）领导的这项研究估算了 300 万个河段的流量，确定了世界各地人类用水量大的地方，包括科罗拉多河、亚马逊河、奥兰治河和墨累-达令河流域的部分地区，此处显示为灰色。资料来源：美国国家航空航天局虽然河流不可能出现负排量，这项研究的方法不考虑上游流量，但为了便于核算，某些河段的出水量有可能少于入水量。研究人员在科罗拉多河、亚马逊河、奥兰治河流域以及澳大利亚东南部的墨累-达令河流域的部分地区就发现了这种情况。这些负流量大多表明人类大量用水。第一作者伊丽莎-柯林斯（Elyssa Collins）说："我们在这些地方看到了水资源管理的痕迹。"几十年来，对地球河流总水量的估计大多是对 1974 年联合国数据的改进，没有任何研究能说明水量是如何随时间变化的。戴维说，由于缺乏对世界河流的观测，特别是对远离人类居住区的河流的观测，因此很难得出更好的估计数字。另一个问题是，监测大河水位和流量的溪流测量仪比监测小河的要多得多。对陆地径流流入河流的雨水和融雪的估计也存在很大的不确定性。这项新研究的出发点是，流入和流经河流系统的径流量应与下游测量仪测量到的径流量大致相等。研究人员发现，三个地表模型模拟的径流量与约 1000 个地点的水尺测量值不一致，于是他们使用水尺测量值来修正模拟的径流量。然后，他们在利用陆地高程数据和太空图像（包括美国国家航空航天局的航天飞机雷达地形图任务）绘制的高分辨率全球地图上建立了河流径流模型。这种方法得出了排泄率，用来估算单条河流和地球上所有河流的平均和每月蓄水量。使用统一的方法可以对不同地区的流量和人类缩减进行比较。柯林斯现在是北卡罗来纳大学教堂山分校的博士后研究员，他说："这样我们就能看到世界上哪里储存的河水最多，或者哪里从河流排入海洋的水量最大。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA的ICESat-2卫星经受住了20年来最强烈的太阳风暴考验

NASA的ICESat-2卫星经受住了20年来最强烈的太阳风暴考验 美国国家航空航天局冰、云和陆地高程卫星-2（ICESat-2）的插图，该卫星的任务是测量地球冰层高度的变化。资料来源：美国国家航空航天局5 月 7 日至 5 月 11 日期间，太阳释放出强烈的太阳耀斑和日冕物质抛射，在地球上引发了地磁暴，导致地球大气层局部膨胀。这给 ICESat-2 带来了意想不到的阻力，使卫星旋转，并触发卫星进入安全保持状态，从而关闭了 ICESat-2 的科学仪器。ICESat-2 小组已经进行了两次推进器燃烧，以提高航天器的高度，使其现在能够飘回到距地球约 310 英里（500 公里）的正常轨道。一旦到达那里，研究小组将把高级地形激光测高仪系统仪器恢复到科学模式，继续测量地球的冰、水、森林和土地覆盖的高度。艺术家绘制的 ICESat-2 效果图。这颗卫星在2024年5月太阳风暴之后进入安全状态，预计将于6月中旬返回科学模式。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心ICESat-2是Ice, Cloud, and land Elevation Satellite-2的缩写，是NASA的一项卫星任务，旨在测量冰盖海拔和海冰厚度，以及陆地地形和植被特征。该卫星于2018年9月发射，采用了一种名为ATLAS（高级地形激光测高仪系统）的精密激光测高仪系统，对地球表面进行精确而详细的测量。ICESat-2 的高分辨率数据有助于科学家了解气候变化导致的冰原、冰川和海冰的变化，提高我们准确预测未来海平面上升和评估地球生态系统变化的能力。这颗卫星是美国宇航局地球观测系统的重要工具，为环境研究和气候科学提供了宝贵的数据。编译自/hscitechdaily ... PC版： 手机版：

地下水枯竭地图揭示墨西哥"极端"和"异常"干旱的深层原因

地下水枯竭地图揭示墨西哥"极端"和"异常"干旱的深层原因 2022 年 5 月 20 日由大地遥感卫星 8 号拍摄的墨西哥 Valle de Bravo 水库的卫星图。2024 年 5 月 17 日大地遥感卫星 9 号上的 OLI-2 号拍摄的墨西哥 Valle de Bravo 水库的卫星图。根据北美干旱监测机构的分类，"极端"和"特大"干旱目前正困扰着墨西哥的几个州。遭遇此类干旱的州包括墨西哥北部的索诺拉、奇瓦瓦、锡那罗亚和杜兰戈，以及南部的塔毛利帕斯、圣路易斯波托西、瓜纳华托、克雷塔罗和伊达尔戈。干旱持续不断，使全国各地的农作物枯焦、火灾加剧、供水系统紧张。在拥有 1900 万人口的首都墨西哥城，人们对供水的担忧尤为严重，那里的水库水位已降至历史最低水平，地下蓄水层也几近枯竭。文章开头的图片由大地遥感卫星 8 号上的 OLI（业务陆地成像仪）和大地遥感卫星 9 号上的 OLI-2 拍摄，显示的是 Valle de Bravo 水库的情况，该水库是为墨西哥城储水的三大水库之一。该水库是 Cutzamala 水系统的一部分，Cutzamala 水系统是一个由水库和运河组成的跨流域网络，将 Cutzamala 河的地表水输送到墨西哥城。该系统为墨西哥城提供了约 25% 的用水。第二个水网与莱尔马河相连，为该市提供约 8% 的用水。其余的水来自地下含水层的水井。上图下部显示的是 2024 年 5 月 17 日的水库情况，这是最近与大地遥感卫星高架桥相吻合的最晴朗的一天。墨西哥水务局（Conagua）报告称，2024 年 6 月 7 日，水库水位已降至库容的 28%。上图显示的是 2022 年 5 月 20 日的水库，当时 Cutzamala 水系的水量大约是现在的两倍。库特萨马拉水系的总体水量已降至总容量的 25%左右。缺水已促使官员开始减少该系统向墨西哥城输送的水量，一些分析师警告说，未来几个月，墨西哥城的许多水龙头可能会干涸。2024 年 6 月 4 日气象数据显示，库特扎马拉盆地 2022 年和 2023 年的年降水量约为过去 40 年平均降水量的三分之一。 由于缺少降雨和地表水，加上5 月份的强热浪增加了地表水的蒸发速度，近几个月来对地下水抽取的需求加剧，导致该地区含水层处于干涸状态。上图显示了GRACE-FO（重力恢复和气候实验后续行动）卫星测量到的墨西哥 2024 年 5 月 27 日一周的浅层地下水储量。颜色表示湿度百分位数，这是衡量地下水位与 5 月份长期记录的比较。蓝色区域的水量比平时多，橙色和红色区域的水量比平时少。最深的红色代表只有 2% 的时间（大约每 50 年一次）会出现干燥的情况。墨西哥城周围通常从 6 月开始降雨，一直持续到 9 月，因此未来几周的降水可能会给干涸的水库带来一些缓解。Michala Garrison 利用美国地质调查局提供的 Landsat 数据和国家干旱缓解中心提供的 GRACE 数据拍摄的NASA地球观测站图像。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA研究极地热逃逸的PREFIRE任务即将发射

NASA研究极地热逃逸的PREFIRE任务即将发射 美国国家航空航天局（NASA）的 PREFIRE 任务与火箭实验室（Rocket Lab）合作，旨在利用立方体卫星研究地球极地的热损失。该任务计划于2024年5月从新西兰发射，旨在填补我们对极地地区在地球热平衡中的作用、影响全球气候模式和海平面预测的认识方面的重要空白。资料来源：美国国家航空航天局PREFIRE 任务提供的数据将提高我们对北极和南极如何帮助调节地球气候、极地冰川消失的机制以及海平面上升和海冰消失等相关问题的认识。美国国家航空航天局的 PREFIRE 任务将填补我们对地球有多少热量从极地流失到太空的认识空白。通过捕捉只有在太空中才能收集到的两极上空的测量数据，PREFIRE 将使研究人员能够系统地研究地球在远红外线中的热量排放其波长分辨率比以往任何传感器都要精细 10 倍。PREFIRE 的两颗小卫星如图所示为环绕地球飞行的艺术家概念图将测量地球两极地区向太空辐射的热量。这次任务的数据将为气候和冰雪模型提供信息。图片来源：NASA/JPL-Caltech北极和南极通过将最初在热带地区吸收的热量辐射回太空，帮助调节地球气候。但是，对于像北极这样的地区，60%逃逸到太空中的能量的光谱还没有被系统地测量过。要了解极地环境中哪些部分造成了热量损失，以及为什么北极变暖的速度是地球其他地区的 2.5 倍以上，就必须填补这一空白。除了帮助我们了解极地是如何充当地球恒温器的，PREFIRE 对这种热交换的观测还能提高我们对极地冰流失机制以及海平面上升和海冰流失等相关问题的认识。这些仪器将搭载在两颗完全相同的立方体卫星上，每颗立方体卫星搭载一个仪器，在异步、近极轨道上飞行。美国国家航空航天局和威斯康星大学麦迪逊分校共同开发了 PREFIRE 任务。位于南加州的喷气推进实验室为美国宇航局科学任务局管理该任务，并提供光谱仪。蓝峡谷技术公司建造了立方体卫星，威斯康星大学麦迪逊分校将处理收集到的数据。这次发射被火箭实验室命名为"准备，瞄准，PREEFIRE"，几周后将进行第二次立方体卫星发射任务。第二次发射被该公司称为"PREFIRE 和冰"，也将由一枚"电子"火箭从新西兰发射升空。美国国家航空航天局的发射服务计划选择火箭实验室发射这两个航天器，作为该局VADR（Venture-class Acquisition of Dedicated and Rideshare）合同的一部分。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA发射PREFIRE气候变化立方体卫星 破解地球极地之谜

NASA发射PREFIRE气候变化立方体卫星 破解地球极地之谜 美国国家航空航天局的 PREFIRE 任务使用了两颗立方体卫星，旨在测量地球从两极排放的热量，通过分析地球的能量预算及其对冰、海和天气变化的影响来改进气候预测。该任务的第一颗立方体卫星使用火箭实验室的电子火箭从新西兰发射升空。图片来源：火箭实验室PREFIRE 任务概述美国国家航空航天局的 PREFIRE（远红外极地辐射能量实验）任务由两颗鞋盒大小的立方体卫星（或称立方体卫星）组成，它们将测量地球从地球上最寒冷、最偏远的两个地区向太空辐射的热量。PREFIRE 任务提供的数据将帮助研究人员更好地预测地球上的冰、海洋和天气在气候变暖的情况下会发生怎样的变化。"美国国家航空航天局（NASA）创新性的PREFIRE任务将填补我们对地球系统认识的空白为我们的科学家提供一幅地球极地如何影响地球吸收和释放能量的详细图景。这将改善对海冰消失、冰原融化和海平面上升的预测，从而更好地了解地球系统在未来几年将如何变化这对追踪天气和水变化的农民、在不断变化的海洋中工作的捕鱼船队以及建设抗灾能力的沿海社区来说都是至关重要的信息。"这段视频概述了 PREFIRE 任务，该任务旨在通过扩大科学家对地球在极地辐射的热量的了解来改进全球气候变化预测。资料来源：NASA/JPL-Caltech美国东部时间8:48，地面控制人员成功地与立方体卫星建立了通信。第二颗 PREFIRE 立方体卫星将在未来几天内搭乘自己的"电子"火箭从一号发射场发射升空。在30天的检查期之后，工程师和科学家将确保两颗立方体卫星正常工作，预计这次任务将运行10个月。PREFIRE 任务的核心是地球的能量预算从太阳吸收的热能与地球散发的热能之间的平衡。两者之间的差异决定了地球的温度和气候。北极和南极洲辐射的大量热量是以远红外线辐射的形式发出的，但目前还没有对这类能量进行详细测量。新西兰时间2024年5月25日晚7点41分（美国东部时间凌晨3点41分），火箭实验室的"电子"火箭从新西兰马希亚的1号发射场升空，火箭上载有美国国家航空航天局PREFIRE（远红外极地辐射能量实验）任务的一颗小型卫星。图片来源：火箭实验室环境因素对热辐射的影响大气中的水蒸气含量，以及云的存在、结构和组成，都会影响从地球两极逃逸到太空中的远红外线辐射量。从 PREFIRE 收集到的数据将为研究人员提供有关远红外线能量从北极和南极环境辐射到太空的位置和时间的信息。位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室主任劳里-莱辛（Laurie Leshin）说："PREFIRE立方体卫星可能很小，但它们将填补我们对地球能量预算知识的一大空白。它们的观测结果将帮助我们了解地球热平衡的基本原理，让我们能够更好地预测在全球变暖的情况下，我们的冰川、海洋和天气将发生怎样的变化"。技术进步与目标任务中的每颗立方体卫星都携带有一种名为热红外光谱仪的仪器，它使用特殊形状的镜子和传感器来测量红外波长。要使这些仪器小型化，以便安装在立方体卫星上，就必须缩小某些部件的尺寸，同时扩大其他部件的尺寸。PREFIRE的首席研究员、威斯康星大学麦迪逊分校的Tristan L'Ecuyer说："我们的地球正在以人们从未经历过的方式迅速发生变化，在北极这样的地方也是如此。NASA的PREFIRE将为我们提供地球两极发射的远红外线波长的新测量数据，我们可以利用这些数据改进气候和天气模型，帮助全世界的人们应对气候变化的后果。"合作努力美国国家航空航天局的发射服务计划总部设在佛罗里达州的肯尼迪航天中心，该计划与美国国家航空航天局的地球系统科学探路者计划合作，提供发射服务，这是美国国家航空航天局的风险级专用和搭乘共享（VADR）发射服务合同的一部分。PREFIRE 任务由美国国家航空航天局和威斯康星大学麦迪逊分校联合开发。NASA JPL 为该机构的科学任务局管理这项任务，并提供光谱仪。蓝峡谷技术公司建造了立方体卫星，威斯康星大学麦迪逊分校将处理仪器收集的数据。发射服务提供商是加利福尼亚州长滩的 Rocket Lab USA Inc.编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：