监测地球皮肤以提高农业和气候知识

今年夏天，一架配备了超高分辨率热成像技术的亮红色双引擎飞机一直在欧洲的农业中心地带搜索。这并不是搜索和救援演习，而是为建立一个新的卫星系统迈出的第一步，该卫星系统能够记录地球皮肤的复杂细节。其目标是努力提高农业对未来水资源短缺和变化的适应能力，但它也将加深我们对地球气候系统的理解。

飞船上的仪器叫做HyTES，是NASA喷气推进实验室制造的先进热成像仪。它一直在调查英国和意大利的农业和城市地区，这是ESA和NASA联合空中行动的一部分。

地面温度监测任务

这些结果将有助于提供测试数据，以支持拟议中的地面温度监测(LSTM)任务的发展，这是欧洲哥白尼计划正在考虑的六个新任务之一。与哥白尼哨兵任务一样，欧空局正在开发这些新的任务。

该活动还支持欧空局的地球探测器FLEX任务的发展，该任务将提高我们对碳在植物和大气之间移动的方式以及光合作用如何影响碳和水循环的理解。

测试飞行有助于确定任务采用的最佳光谱波段位置，”莱斯特大学的达伦·根特博士说，他也是LSTM任务咨询小组的成员。他指出，测试数据将帮助他的团队开发出生成精确地表热图的算法。

油田规模空前的细节

拟议中的哥白尼LSTM任务将从近地极轨道以前所未有的野外尺度详细绘制地表温度和蒸散发率，蒸散发率包括植物生长过程中释放的水蒸气。它将提供分辨率为50米的信息，比目前使用的基于空间的热仪器(如海洋和陆地表面温度辐射计)获取的信息精细400倍哥白尼Sentinel-3．

根特博士继续说:“在城市环境中，这将有助于理解和模拟单个城市及其周围的热活动和通风，并为规划和‘气候适应’建筑设计提供信息，以应对诸如6月份西欧经历的热浪。”

“然而，这些数据在农村环境中同样重要，如果不是更重要的话，主要的利益与粮食生产和可持续用水有关。在预期的解决方案下，将有可能监测单个农田的温度，使种植者能够根据特定作物和地点定制灌溉制度。”

在水分胁迫下，植物减少或停止叶片的水分流失速度，从而降低作物的生产力。这与地面温度密切相关，在农作物出现明显症状之前，可以从太空中探测到地面温度。

到2050年，地球人口预计将超过90亿，比现在增长30%，这将给未来有限的水资源带来压力。

提高农场效率

根特博士补充说:“农业已经消耗了全球70%的淡水。增加取水以满足未来的粮食需求，再加上气候变化的影响造成的缺水和变化问题，将是一个挑战。

“来自LSTM的田间温度信息将提高单个农场在改变环境下的效率。”

地面温度也是一个重要的气候变量，因此该任务的数据将成为未来气候数据记录的关键组成部分，使研究人员能够解决更多的局部气候影响。

利用卫星获取的信息对地球表面温度的准确了解有助于解释陆地表面的物理现象，以及能量和水分是如何在地球表面和空气之间进行交换的。这种交换对于监测干旱、植被变化以及永久冻土的稳定性和范围非常重要。

合并数据集

作为ESA的一部分气候变化倡议由莱斯特大学(University of Leicester)领导的一个研究小组，已经在通过合并来自各种卫星的数据集，包括那些不再运行的卫星的数据集，来发展和扩展现有的地表温度数据记录。

目前的数据记录从1992年持续到2017年，但通过将哥白尼哨兵3号上的辐射计仪器的数据与极地和地球静止卫星的补充数据合并，将延续到2020年，以表征日变化。

增加气候数据记录的长度和准确性对气候研究人员至关重要，使他们能够更有信心地探测气候的微小变化。

通过运行活动从一个平面,ESA和欧盟委员会开始他们的旅程开发地球观测任务,支持努力增强应对未来气候变化的一项决议,将不仅有助于理解地球的温度所扮演的角色的皮肤,同时也要采取行动缓解气候变化造成的日益严重的水资源短缺。

资料来源:欧洲航天局。