NASA领导的项目追踪水、生态系统、地表的变化
OPERA可以整合来自多颗卫星的数据，帮助政府机构、灾难应急人员和公众获取关于自然和人类对土地影响的数据。
从国际空间站上拍摄到的夏威夷火山
Hawaii’s big island and its two major volcanoes Mauna Kea and Mauna Loa rest under a partly cloudy sky on Feb. 8, 2022, in this view from the International Space Station. Mauna Loa, the world’s largest active volcano had been quiet for nearly 40 years. However, in 2022, the volcano began to stir, showing increased numbers of small earthquakes and subtle swelling of certain land surfaces in September. On Nov. 27, fountains of lava began spurting from the mountain’s Northeast Rift Zone and streams of molten rock flowed to the north. Ten days into the eruption, a NASA aircraft conducted its first flight over the erupting volcano. The aircraft carried NASA’s Uninhabited Aerial Vehicle Synthetic Aperture Radar system, which was used to map the volcano’s…
融化的永久冻土可能会将微生物和化学物质溶解到环境中
永久冻土的融化会导致土地消失，如图所示，阿拉斯加德鲁角沿岸的部分海岸断崖已塌陷入海。 影像来源：本杰明·琼斯，美国地质勘探局 为了更全面地了解气候变化是如何影响地球上的冰冻地区，科学家们正在结合从空气、陆地和太空收集的数据。 被困在地球永久冻土层（至少会冻结两年的土地）中的是无数的温室气体、微生物和化学物质，包括现在被禁止的杀虫剂DDT。随着地球变暖，永久冻土正在以越来越快的速度融化，科学家们在试图确定永久冻土融化的潜在影响时面临着许多不确定性。 今年早些时候发表在《自然评论地球与环境》杂志上的一篇论文着眼于永久冻土研究的现状。除了强调关于永久冻土融化的结论外，这篇论文还关注了研究人员正在寻求如何解决围绕它的问题。 基础设施已经受到影响：永久冻土融化导致巨大的天坑、电线杆坍塌、道路和跑道受损以及树木倒塌。很难看清是什么被困在由土壤、冰和死有机物组成的永久冻土里。研究关注了DDT和微生物等化学物质如何从融化的永久冻土中释放出来，其中一些已经被冻结了数千年，甚至数百万年。 然后是融化的永久冻土对地球碳的影响：仅北极永久冻土就含有约17,000亿吨碳，包括甲烷和二氧化碳。这大约是2019年世界化石燃料排放量的51倍。冻结在永久冻土中的植物物质不会腐烂，但当永久冻土融化时，死去的植物材料中的微生物开始分解物质，将碳释放到大气中。 “目前的模型预测，未来一百年内，我们将看到一波碳从永久冻土释放到大气中，可能更早。”位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的气候研究员、该论文的主要作者金伯利·米纳说。但关键细节——如碳释放的数量、具体来源和持续时间——仍不清楚。 最坏的情况是，如果所有的二氧化碳和甲烷都在很短的时间（比如几年）内释放。另一种情况是碳将缓慢的释放。有了更多的信息，科学家们希望更好地了解这两种情况发生的可能性。 尽管这篇综述文章发现地球极地地区变暖最快，但关于增加的碳排放会如何导致北极地区更干燥或更潮湿的环境，目前尚无定论。更可以肯定的是，北极和南极的变化将波及低纬度地区。地球的极地有助于稳定地球的气候。它们有助于推动热量从赤道向高纬度地区转移，从而形成大气环流，为急流和其他洋流提供动力。一个温暖的、没有永久冻土的北极可能会对地球的天气和气候产生不可估量的影响。 综合方法 为了了解永久冻土融化的影响，越来越多的科学家正转向从地面、空中和太空进行的综合地球观测——这是论文中概述的技术。每种方法都有其优缺点。 例如，地面观测可以精确监测局部区域的变化，而机载和天基测量可以覆盖广阔的区域。地面和空中观测侧重于收集它们的具体时间，而卫星则不断地监测地球——尽管它们可能受到云层覆盖、一天中的时间或卫星任务最终结束等因素的限制。 他们希望通过结合多个平台进行观测，可以帮助科学家更全面地了解两极的变化，因为那里的永久冻土层融化得最快。 米诺正在与地面上的同事一起研究冻结在永久冻土中的微生物的特征，而其他人则在使用机载仪器测量甲烷等温室气体的排放。此外，机载和卫星任务可以帮助确定永久冻土冻土地区的排放热点。 还有一些卫星任务正在筹备中，这些任务将提供更高分辨率的碳排放数据。ESA（欧洲航天局）哥白尼高光谱成像任务将绘制土地覆盖变化图，并帮助监测土壤特性和水质。NASA的表面生物学和地质学（SBG）任务还将使用基于卫星的成像光谱来收集研究领域的数据，包括植物及其健康；与山体滑坡和火山爆发等事件相关的土地变化；以及雪和冰的积累、融化和亮度（与反射回太空的热量有关）。 SBG是NASA地球系统天文台未来几项地球科学任务之一的重点领域。这些卫星将一起提供从地球表面到大气层的三维整体视图。他们将提供有关气候变化、自然灾害、极端风暴、水资源可用性和农业等主题的信息。 ““每个人都在以最快的速度比赛，以了解极地发生了什么。”米诺说。“我们了解得越多，我们对未来的准备就越充分。” 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/thawing-permafrost-could-leach-microbes-chemicals-into-environment
NASA的飞机飞入暴风雪中研究降雪情况
科学家们反复检查天气预报，为飞机的飞行做准备，并在最后一刻检查科学仪器。一场巨大的冬季风暴即将来临，但这正是这些追逐风暴的科学家们所希望的。 该团队正在NASA的两架飞机上追踪美国中西部和东部的风暴，这两架飞机配备了科学仪器，以帮助了解冬季风暴形成和发展的内部机制。该团队正在驾驶两架飞机调查冬季风暴，一架在风暴上方，一架在云层内。每个都配备了一套科学仪器，用于收集有关雪粒及其形成条件的数据。这些实验是NASA第二次部署大西洋海岸威胁风暴（IMPACTS）微物理和降水调查任务的一部分，该任务于1月开始，计划于2月底结束。 这些数据将帮助团队将雪粒及其环境的特性与大尺度过程联系起来，比如云层结构和降水模式，这些过程可以通过飞机和卫星上的遥感仪器看到。最终，IMPACTS团队对暴风雪的了解将改善气象模型，提高我们使用卫星数据预测降雪量和降雪地点的能力。 观测各种风暴 西雅图华盛顿大学的大气科学家、IMPACTS的首席研究员林恩·麦克默迪说，风暴通常会形成被称为雪带的狭窄结构。IMPACTS的主要目标之一是了解这些结构是如何形成的，为什么有些风暴没有雪带，以及如何使用雪带来预测降雪。为了做到这一点，该团队希望在为期三年的IMPACTS任务中对各种各样的风暴进行采样。 在2020年IMPACTS任务期间，该团队对中西部和东海岸的各种风暴进行了采样，包括较暖的暴雨和强冷锋和对流的风暴。但麦克默迪说，该团队没有看到东北风暴，这是一场具有强大低压系统的风暴，它沿着新英格兰海岸向上移动，将来自大西洋的湿气与来自加拿大的冷空气混合在一起。 位于马里兰州绿带的NASA戈达德航天飞行中心负责IMPACTS的副首席调查人员约翰·约克斯说：“东北风暴来到东海岸，可以带来几英尺厚的降雪，从而导致城市被迫关闭。”能够更好地预测这些风暴将带来降雪的地点和程度，可以帮助城市更好地为冬季的恶劣天气做好准备。 2022年1月4日，NASA的Terra卫星上的MODIS仪器拍摄到美国中大西洋地区一场大风暴带来的潮湿大雪后的降雪图像。一些地区的积雪超过14英寸，导致企业、学校和州际高速公路关闭。 影像来源：NASA 云层上下及云层里 NASA及其合作伙伴拥有多颗测量太空降水的卫星，例如每三小时观测一次世界大部分地区的降雨和降雪的全球降水测量任务。“但卫星无法告诉我们很多关于这些粒子——真正的雪花——以及它们在云层中形成的位置。”戈达德IMPACTS副首席研究员之一格里·海姆斯菲尔德说。IMPACTS已经用尽了由戈达德管理的位于弗吉尼亚州沃洛普斯飞行设施的设备。 取而代之的是，IMPACTS正在驾驶两架配备了科学仪器的飞机。NASA阿姆斯特朗飞行研究中心的ER-2是一架高空喷气式飞机，从北卡罗来纳州费耶特维尔附近的波普陆军机场起飞，将在大约65,000英尺的高空飞行，从云层上方获得自上而下的视野。ER-2上的仪器与卫星上的仪器类似，但具有更高的空间分辨率、额外的测量能力和更频繁的采样。地面科学家也在使用地面雷达从下方测量云的特性。 NASA配备了一套科学仪器的ER-2型高空喷气式飞机起飞。 影像来源：NASA阿姆斯特朗飞行研究中心 约克斯说：“像IMPACTS这样的任务确实可以用更高分辨率、更高精度的飞机测量来补充这些航天器测量，更频繁地对事件进行采样，并提供多普勒测量等附加参数。” 另一架飞机是P-3猎户座战机，其飞行高度高达26000英尺。悬挂在P-3机翼上的探测器测量降水颗粒的大小、形状和分布。在不同的高度飞行P-3可以让团队测量整个云层中的雪粒，以及它们形成的温度、水气和其他条件。 P-3还向海洋上空投放了一种名为下投式探空仪的小型仪器。这些仪器的工作原理与气象气球的工作原理类似，可以在它们降落时测量大气中的温度、风和湿度。当风暴从几个根据团队正在研究的风暴移动的地点上方掠过时，该团队还每隔几个小时发射一次气象气球。下投式探空仪和气象气球收集的数据提供有关风暴之前、期间和之后的大气状况的信息。 海姆斯菲尔德说：“暴风雪是非常复杂的风暴，我们需要每一项数据——模型、飞机仪器、气象探测——来真正弄清楚这些风暴中发生了什么。” 多年IMPACTS任务是30年来对美国东部暴风雪的首次全面研究。该科学团队包括来自NASA、全国多所大学、国家大气研究中心和NOAA的研究人员，其中包括国家气象局的合作伙伴。 如欲了解有关该任务的更多信息，请访问：https://espo.nasa.gov/impacts/content/IMPACTS 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/esnt/2022/nasa-planes-fly-into-snowstorms-to-study-snowfall
NASA的“小行星之眼”揭示了我们的近地天体邻居
有了NASA的小行星之眼，你可以观察到所有已知的近地小行星和彗星围绕太阳运行。每天更新两次最新的跟踪数据，基于网络的应用程序将自动添加新的近地天体发现供您探索。 图片来源：NASA/JPL-Caltech 通过NASA新的3D实时网络应用程序，了解更多关于近地天体数量增长的信息。 通过新的 3D实时可视化工具，您现在可以通过单击或滑动来探索接近地球轨道附近的小行星和彗星以及访问这些物体的航天器。 NASA的“小行星之眼”将这些数据传送到任何具有互联网连接的智能手机、平板电脑或计算机上——无需下载。 每年都会发现数千颗小行星和几十颗彗星，其中一些被称为近地天体（NEO），沿着穿过太阳系内部的轨道运行。目前，这些天体的总数约为28,000个，它们的数量每天都在增加。NASA资助的天文学家会对这些天体进行仔细的跟踪，以防其中任何一个天体对我们的星球构成撞击威胁。 新的基于网络的应用程序描绘了每个已知近地天体的轨道，提供了这些物体的详细信息。使用屏幕底部的滑块，您可以快速向前和向后移动以查看它们的轨道运动。该可视化程序每天接收两次最新数据的更新，因此一旦发现新天体并计算出其轨道，就会将其添加到应用程序中。 完全交互式的“小行星之眼”，利用科学数据帮助可视化小行星和彗星围绕太阳运行的轨道。当你最喜欢的太空船在美丽的3D中探索这些迷人的近地天体时，请放大照片，与他们一起旅行。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 许多近地天体任务的概况也可以探索。选择“事件”选项卡查看这些航天器及其小行星或彗星相遇的详细动画模型。例如，搜索NASA的OSIRIS-REx（起源、光谱解释、资源识别、安全-风化探测器的缩写）探测器，查看2020年10月20日的一触即走（TAG）样本收集事件的动画再现。或者看看NASA的双小行星重定向测试（DART）任务，这是NASA最近发射的第一个行星防御演示，甚至快进到2022年9月26日，届时它将撞击小行星Dimorphos，Didymos双小行星的小卫星系统。 “在讲述人类探索这些迷人物体的故事的同时，我们希望‘小行星之眼’尽可能地方便用户使用，”南加州NASA喷气推进实验室可视化技术应用和开发团队的技术制作人杰森·克雷格说，该团队开发了“小行星之眼”。“每个近地天体都可以在应用程序中找到，就像大多数访问过这些天体的航天器一样。” 关于近地天体背后迷人的科学以及跟踪潜在危险物体的重要性，也有很多细节。只要选择“学习”选项卡就可以了解小行星接近地球的详细信息，或是随着2029年4月13日阿波菲斯小行星戏剧性近距离接近飞行。 当你在这个主题上，选择“小行星观察”选项卡以查看接下来五个接近地球的小行星。“我们很想加入这个功能，因为近距离接触小行星通常会引起很多兴趣。”克雷格说，“新闻标题经常把这种近距离接触描述为‘危险的’接近，但用户可以用‘小行星之眼’来判断这些小行星的距离到底有多远。” “小行星之眼”的开发得到了NASA位于华盛顿总部的行星防御协调办公室和喷气推进实验室近地天体研究中心的支持。“小行星之眼”从喷气推进实验室的太阳系动力学数据库中收集数据，该数据库为太阳系中大多数已知的自然天体（包括近地天体）的轨道、特征和发现提供实时数据。有关小行星和彗星的新闻和更新，请在Twitter上关注@AsteroidWatch。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-eyes-on-asteroids-reveals-our-near-earth-object-neighborhood
加州夜晚的克里克大火
This NOAA/NASA Suomi NPP satellite image from Sept. 7, 2020, shows the night band image of the Creek Fire at night as well as the smoke from the fire causing lights at night to diffuse or “bloom.” NASA’s satellite instruments are often the first to detect wildfires burning in remote regions, and the locations of new fires are sent directly to land managers worldwide within hours of the satellite overpass. Together, NASA instruments detect actively burning fires, track the transport of smoke from fires, provide information for fire management, and map the extent of changes to ecosystems, based on the extent and severity of burn scars. NASA has a fleet of Earth-observing instruments, many of which contribute to our understanding of fire in the Earth…
NASA-NOAA的Suomi NPP卫星分析了撒哈拉沙尘暴气溶胶层
沙尘暴从非洲的撒哈拉沙漠穿越大西洋并不是什么新鲜事，但目前的沙尘暴范围相当大，美国宇航局的卫星也观测到了6月份巨大的沙尘暴。美国国家航空航天局和国家海洋和大气管理局的Suomi NPP卫星显示，沙尘暴已经移动到墨西哥湾，延伸到中美洲和东太平洋的部分地区。 这张2020年6月24日的图片来自Suomi NPP OMPS气溶胶指数。沙尘暴掠过尤卡坦半岛，并穿过墨西哥湾。在大西洋的东部和中部可以看到沙尘暴最大和最厚的部分。 来源：NASA/NOAA, Colin Seftor NASA使用卫星和其他资源来追踪由沙尘、烟雾和火山灰组成的气溶胶颗粒。Suomi NPP上的可见红外成像辐射计套件（VIIRS）仪器提供可见图像，而Suomi-NPP卫星上的臭臭氧测绘和分析套件(OMPS)天底绘制器(NM)提供了吸收气溶胶指数值。OMPS指数显示空气中存在吸收光的气溶胶粒子(吸收紫外线的粒子)，例如沙尘。气溶胶吸收指数与气溶胶层的厚度和高度有关。 这张照片是由6月24日NASA/NOAA的Suomi NPP卫星拍摄的OMPS气溶胶指数和VIIRS可见光图像合成的。图像显示，沙尘暴掠过尤卡坦半岛，向上穿过墨西哥湾。 来源：NASA/NOAA, Colin Seftor 位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的大气科学家科林·塞夫托利用Suomi NPP OMPS产生的图像吸收了气溶胶指数，并通过VIIRS仪器获得了可见图像。他说，6月23日和24日沙尘暴已经完全在墨西哥的尤卡坦半岛，穿过墨西哥湾一直到德克萨斯州南部。“在那时，情况变得更加复杂，因为在德克萨斯州、俄克拉荷马州、内布拉斯加州等地以北看到的吸收性气溶胶指数信号可能是美国西南部无数大火产生的粉尘和烟雾的混合物。您也可以看到沙尘飞越中美洲并进入东太平洋。” 6月25日，NASA戈达德太空飞行中心创建了一个动画，将OMPS气溶胶指数和NASA/NOAA Suomi NPP卫星上的VIIRS可见图像结合起来，展示了2020年6月15日至25日撒哈拉沙尘暴的运动轨迹。动画显示，沙尘暴从非洲西海岸越过大西洋，进入加勒比海，并向上穿过墨西哥湾的一些海湾国家。 气溶胶粒子吸收和散射的阳光，从而降低能见度，增加光学深度。气溶胶颗粒对人类健康、天气和气候有影响。气溶胶粒子是由许多事件产生的，包括人类活动，如工厂污染和自然过程，如烟雾、沙尘暴、浪潮产生的海盐和火山产生的火山灰。哮喘病或其他呼吸系统疾病患者吸入气溶胶会危害人体健康。气溶胶颗粒也会影响天气和气候，使地球变冷或变暖，以及增强或阻止云的形成。 这张撒哈拉沙尘暴的“真彩色”合成图像是由NASA/NOAA的Suomi NPP卫星上的VIIRS仪器于2020年6月24日拍摄的。这些明亮的条纹是由于太阳从海洋表面反射而形成的。 来源：NASA/NOAA, Colin Seftor 如果非洲的沙尘被混入地面，那么远在北美和南美洲的空气质量都会受到影响。但是，沙尘也可以发挥重要的生态作用，比如，在亚马逊的土壤中施肥，在加勒比地区建造海滩。与非洲撒哈拉空气层爆发相关的干燥、温暖和多风条件也会抑制热带气旋的形成和增强。 “虽然撒哈拉沙尘暴穿越海洋来到美洲并不罕见，但这一特殊事件的规模和强度却相当不寻常，”塞夫特说。“此外，如果你从非洲海岸往外看，你可以看到另一个巨大的云团从大陆飘来，继续向横跨大西洋的长链沙尘输送能量。” 沙尘暴活动的GIF动画： 这个动画展示了2020年6月15日至25日撒哈拉沙尘暴中的气溶胶。它是根据Suomi NPP OMPS气溶胶指数创建的。沙尘暴从非洲西海岸经过大西洋进入加勒比海，然后穿过墨西哥湾。在大西洋的东部和中部可以看到沙尘最大和最厚的部分。 来源：NASA/NOAA, Colin Seftor 这张“真色彩”合成的可视卫星图像显示了撒哈拉沙尘暴从2020年6月15日到25日的运动。这张照片是由NASA/NOAA的Suomi NPP卫星上搭载的VIIRS仪器拍摄的。这些明亮的条纹是由于太阳从海洋表面反射而形成的。 来源：NASA/NOAA, Colin Seftor 这张2020年6月15日至25日横跨大西洋的撒哈拉沙尘暴演变的动画结合了OMPS气溶胶指数和NASA/NOAA的Suomi NPP卫星的VIIRS可见图像。沙尘暴从非洲西海岸经过大西洋进入加勒比海，然后穿过墨西哥湾。在大西洋的东部和中部可以看到沙尘最大和最厚的部分。 来源：NASA/NOAA, Colin Seftor 来源：https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasa-noaa-s-suomi-npp-satellite-analyzes-saharan-dust-aerosol-blanket
袋鼠岛三分之一的土地上有烧伤疤痕
NASA的Terra卫星提供了大火肆虐澳大利亚袋鼠岛前后的图像。袋鼠岛位于南澳大利亚大陆外，阿德莱德西南。岛上大约三分之一的地方是受保护的自然保护区，这里是本地野生动物的家园，包括海狮、树袋熊和各种濒临灭绝的鸟类，其中包括光泽的黑凤头鹦鹉，它们在过去20年里从灭绝的边缘被挽救回来。 在袋鼠岛的西部，特别是在弗林德斯切斯国家公园，发现了企鹅聚居地和著名的沿海岩层。袋鼠岛是澳大利亚第三大岛，仅次于塔斯马尼亚岛和梅尔维尔岛。除了是澳大利亚人和自然爱好者的旅游胜地，岛上还有一群利古里亚蜜蜂，它们是世界上唯一的纯繁殖和无病蜜蜂种群。 这场毁灭性的森林大火已经将岛上三分之一的土地夷为平地，这不仅是岛上的一大悲剧，也是一场生态悲剧。公园内的生态学家估计，在大火中灭绝的考拉数量为25,000，是该岛上流行动物总数的一半。NASA的卫星舰队能够从他们的各种卫星上监测破坏的程度和继续燃烧的地区，这有助于消防员与这些重大灾害作斗争。下面是两张显示袋鼠岛在森林大火前后的图片。 这些由Terra卫星拍摄并通过使用MODIS（中分辨率成像光谱仪）上的校正反射带增强的图像以更亮的颜色突出显示了袋鼠岛上2019年12月下旬和2020年1月初的大火所燃烧的区域。 来源：NASA Worldview 上图为2019年12月16日的照片，下图为2020年1月7日的照片。岛上三分之一的地方(15.5万公顷/383,013英亩)都被烧毁了，还有一些地方仍在燃烧。这些图像是由NASA的Terra卫星利用其MODIS仪器拍摄的。MODIS(中分辨率成像光谱仪)仪器能够覆盖彩色反射带，以突出显示燃烧的区域并将其与常规植被区分开。 烧焦的地区或受火灾影响的地区的特点是木炭和灰烬的沉积，植被的移动和/或植被结构的改变。当裸露的土壤暴露时，波段1的亮度可能增加，但可能会被黑碳残留的存在所抵消；近红外波段(波段2)将变得更暗，而波段7的反射率将更高。当在图像中被赋值为红色时，等级7将显示深红色或鲜红色的烧伤疤痕，这取决于烧伤的植被类型、残留量或烧伤的完整性。植被在近红外波段(波段2)具有很强的反射性，而其在波段1和波段7具有吸收性。将该波段赋值为绿色意味着即使最小的植被也会在图像中显示为亮绿色。 NASA的卫星仪器通常是最先探测到偏远地区燃烧的野火，在卫星网络建成后的几个小时内，新的火灾地点就会被直接发送给世界各地的土地管理者。与此同时，NASA的仪器可以探测到正在燃烧的火灾，跟踪火灾产生的烟雾的传播，为火灾管理提供信息，并根据烧伤的范围和严重程度绘制生态系统变化的程度图。NASA拥有大量的地球观测仪器其中许多仪器有助于我们了解地球系统中的火灾。极地轨道上的卫星每天提供几次对整个地球的观测，而地球静止轨道上的卫星每5到15分钟提供一次关于火、烟和云的粗分辨率图像。有关更多信息，请访问：https://www.nasa.gov/mission_pages/fires/main/missions/index.html NASA的地球观测系统数据和信息系统（EOSDIS）Worldview应用程序提供了交互浏览700多个全球全分辨率卫星图像层以及下载底层数据的功能。许多可用的影像层会在观察后的三个小时内更新，基本上显示了整个地球“现在”的样子。通过热能带检测到的活跃燃烧的火被显示为红点。图片提供：NASA Worldview，地球观测系统数据和信息系统（EOSDIS）。