“軌道碳觀測衛(wèi)星”是美國研制的第一顆專門用于監(jiān)測全球二氧化碳情況的衛(wèi)星，歷經(jīng)8年研制、耗資達(dá)2.78億美元，主要用于觀測地球大氣中的二氧化碳水平，深入了解人類在溫室氣體排放、全球氣候變化等方面造成的影響。然而，2月24日，由美國宇航局(NASA)發(fā)射的這顆衛(wèi)星在升空不久即墜入南極洲附近的海域，使全球氣候研究受到沉重打擊。

　　據(jù)最新出版的美國《科學(xué)》雜志報道，當(dāng)日益升高的氣溫改變著地球的生態(tài)和氣候系統(tǒng)時，目前散布在各處的監(jiān)測器并不能回答科學(xué)家的問題。比如，地面感應(yīng)器提供了世界范圍內(nèi)二氧化碳升高的真憑實據(jù)，但研究人員并沒有全面了解人類和大自然產(chǎn)生的碳最終走向何處？有多少碳被吸收？在哪里被吸收？

　　衛(wèi)星損失加劇數(shù)據(jù)缺口

　　科學(xué)家將期望寄托于NASA研制的軌道碳觀測衛(wèi)星，他們希望這顆衛(wèi)星能夠收集到環(huán)繞地球的二氧化碳的循環(huán)數(shù)據(jù)，以及地球如何處理人類每年使用化石燃料和其他活動所產(chǎn)生的8億噸溫室氣體的信息。氣候科學(xué)家原本預(yù)計這顆衛(wèi)星將有利于促進(jìn)氣候監(jiān)測衛(wèi)星的國際合作，建立一個地球天氣和氣候變化的立體圖，更好地了解人類在溫室氣體效應(yīng)和全球變暖方面所扮演的角色。

　　然而，2月24日，攜帶軌道碳觀測衛(wèi)星的火箭在升空不久后墜毀。美國國家海洋和氣候管理署實驗室的大氣科學(xué)家皮特·坦斯說：“突然間，它就沒有了。這絕對是一個災(zāi)難。”他曾計劃借助這顆衛(wèi)星監(jiān)測碳通量的非凡能力來提高自己的四維二氧化碳流量地圖。

　　軌道碳觀測衛(wèi)星的損失加劇了目前與氣候研究相關(guān)的數(shù)據(jù)缺口問題。一些缺口需要依賴于新的測量方法和手段來彌補(bǔ)。美國國家科學(xué)院的一個專家委員會在3月初發(fā)布的一份報告中指出：“目前，迫切需要一套系統(tǒng)和全面的方法來收集氣候觀察數(shù)據(jù)。”但沒有任何一個機(jī)構(gòu)或個人在這個耗資數(shù)十億美元的地球氣候觀察挑戰(zhàn)項目上擁有絕對的權(quán)威。

　　在美國總統(tǒng)巴拉克·奧巴馬高達(dá)7870億美元的經(jīng)濟(jì)刺激計劃中，有4億美元用于空間地球傳感器建設(shè)，研究人員對此寄予厚望。但是，美國科學(xué)院2007年的一份氣候報告估計，從現(xiàn)在到2020年，建立這樣一套系統(tǒng)大約需要60億美元。

　　2007年，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會指出，更好了解冰川物理性質(zhì)的基礎(chǔ)觀察站是可靠地預(yù)測海平面升高的關(guān)鍵因素。極地網(wǎng)景(POLENET)是一項在南極大陸安裝地震探測儀的計劃，該計劃將提供冰原床基巖溫度變化的測量數(shù)據(jù)，這是影響冰川滑向海岸的關(guān)鍵因素。但是，糟糕的天氣再加上燃料費用的上升，美國國家科學(xué)基金會削減了極地研究的經(jīng)費，科學(xué)家們只能僅僅在原計劃的16個野外位點中建立一個新的觀察站；絕大多數(shù)觀察站的運行都集中在麥克默多站，這是美國在這個大陸上的主要基地。

　　海岸邊冰層與水的相互作用也控制了冰川退化的速度。南極洲的松樹島冰川是南極漂移速度最快的一個冰原。科學(xué)家們希望獲得這一冰原的長期漂移動力學(xué)圖像，以及快景拍攝。但是，因為后期方面的障礙，在松樹島冰川邊緣設(shè)立觀察站的計劃被一拖再拖。冰川太粗糙，飛機(jī)不能在上面著陸，而調(diào)用直升飛機(jī)等設(shè)備的計劃要到2011年至2012年才能實施。羅伯特·賓薛得勒是NASA戈達(dá)德太空飛行中心水圈和生物圈科學(xué)實驗室的首席科學(xué)家，他說：“南極項目中的后勤支撐進(jìn)展緩慢，我們每年大約只有3個正在推進(jìn)的項目。”

　　地球觀察需要更多數(shù)據(jù)

　　科學(xué)家指出，目前需要更多的數(shù)據(jù)來澄清大氣氣溶膠在全球變暖中的作用。氣溶膠有助于云的形成，這可讓大氣的溫度變暖或變冷，耗資140億美元的美國國家極地軌道環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)計劃于2010年發(fā)射，這個重要的敏感器將提供氣溶膠的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量將不及NASA現(xiàn)有衛(wèi)星Terra上的敏感器所采集的數(shù)據(jù)，然而，Terra已超過服役期2年。2007年，美國國家研究理事會的一項為期十年的野外研究指出，NASA應(yīng)在2013年至2016年間發(fā)射一顆替代衛(wèi)星。

　　陸地衛(wèi)星是美國對地觀察的主要力量，但即使這樣的衛(wèi)星也處于風(fēng)險之中。陸地衛(wèi)星5號和7號均超過了其正常的設(shè)計生命期限，在發(fā)生故障期間常常會錯過大量圖像。依賴這些衛(wèi)星數(shù)據(jù)研究森林對碳循環(huán)影響的科學(xué)家說，陸地成像中的空缺肯定存在，因為另外一顆衛(wèi)星——陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)持續(xù)任務(wù)——不會在2012年前發(fā)射。白宮氣候變化科學(xué)項目的康普頓·塔克說：“在這之前，我們也許會失去一兩個這樣的衛(wèi)星。”

　　另外一個問題就是海洋顏色。科學(xué)家們利用海洋的顏色來測量海洋中的光合作用，海洋光合作用對全球碳循環(huán)的影響巨大，但人類對這一過程的機(jī)制知之甚少。NASA的軌道海洋廣角掃瞄儀從1997年開始記錄數(shù)據(jù)，但這套設(shè)備的服役期已經(jīng)超過設(shè)計期限7年了，因為技術(shù)問題，該設(shè)備不可能再提供足夠的海洋顏色數(shù)據(jù)。

　　白宮氣候變化科學(xué)項目正在領(lǐng)導(dǎo)一個跨部門的合作，完成一項首次為政府提供地球觀察數(shù)據(jù)的計劃。科學(xué)家們認(rèn)為，第一步應(yīng)該是彌補(bǔ)這些數(shù)據(jù)缺口。塔克說，在一些情況下，國際合作伙伴關(guān)系也許能提供幫助。日本最近發(fā)射了一顆綠色氣體觀察衛(wèi)星，探測近地面二氧化碳的濃度。盡管其分辨率比較低，但它能補(bǔ)充NASA現(xiàn)有的、只采集5000米高度以上的二氧化碳數(shù)據(jù)的衛(wèi)星。

　　物理學(xué)家約翰·霍爾德倫是白宮科學(xué)和技術(shù)政策辦公室主任，他曾經(jīng)在其任職聽證會上贊美“對我們生存的行星上的土地、植被、海洋和大氣進(jìn)行觀察和研究”的價值。研究人員希望，霍爾德倫的話在不久的將來會化為對美國地球監(jiān)測系統(tǒng)的全力支持。