【遥感应用】TIMED卫星飞行：意想不到的碳趋势数据
来源：发布时间：2016-04-06
2015年10月29日
基于卫星辐射计获取的14年数据，美国国家航空航天局（NASA）热大气层、电离层中间层能量和动力（TIMED）任务卫星发现，地球上层大气二氧化碳令人惊讶地快速增长。此外，TIMED数据证实，长久以来一直认为高层大气中的二氧化碳在全球范围内遵循相同模式是不准确的，二氧化碳浓度在北半球的增速比较快。从确立精确的气候模型和航天器路径规划两方面出发，对整个大气层的二氧化碳迁移途径的了解十分关键。
图片由西班牙安达卢西亚空间研究所提供
NASA旗下的TIMED任务，简称热大气层、电离层中间层能量和动力任务，已经确认地球上层大气中二氧化碳出现了惊人的增长。对大气不同层面之间如何关联提出了疑问。
有意思的是，气候模型预测普遍认为大气中二氧化碳量增加在全球应该或多或少相同，但实际上，TIMED任务14年间收集的数据证实，北半球上空的二氧化碳量增速更快。
从建立精确的气候模型确立和航天器路径规划两方面考虑，对整个大气层的二氧化碳变化路径进行了解是十分关键的。虽然二氧化碳导致近地表气温上升，但它实际上造成了上层大气冷却，减少了这些大气外层边缘的空气密度，影响了航天器运行轨道。
此项研究成果于2015年9月5日在《地球物理研究通讯》上发表，使用了TIMED卫星辐射计获取的14年数据。2001年成功发射的TIMED卫星是首颗能够对上层大气二氧化碳浓度进行长期监测的卫星。
此论文的主要作者，弗吉尼亚州汉普顿大学研究人员Jia Yue指出，在TIMED项目之前，获得上层大气二氧化碳测量结果的唯一办法是通过探空火箭飞行和“短寿”的星载传感器。从这些快照中获得数据不可能研究长期动态趋势。
人类活动诸如矿物燃料燃烧和森林砍伐等正将二氧化碳注入大气中。基于约56年的地表测量结果，大气下层的二氧化碳浓度每10年增长率为5%。但是在大气上层，位于地表上空约70英里（112公里）处，二氧化碳浓度每10年增长率为12%。
此外，研究人员还推翻了长久以来，被认为在全球范围内这些大气上层的二氧化碳遵循着全球同一个模式的观点，发现北半球高层大气中二氧化碳增速更快。虽然北半球较大的土地面积和人口数量导致了更多二氧化碳的产生，但是基于二氧化碳的扩散和混合作用，科学家们预期在高空大气中可能只有微小变化。
位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心TIMED项目科学家Diego Janches提出，显然，我们不太了解的大气下层空间与大气上层空间之间的关系。研究人员倾向于由不同领域分别研究大气层，地球科学研究大气下层，太阳物理学领域中研究大气上层，研究人员需要把整个大气作为一个系统来研究。
此项研究成果也确认了2003年加拿大空间局发射的SciSat-1卫星的第二组数据结果与TIMED的测量结果相似。8年的SciSat-1卫星数据分析首次指出大气上层中二氧化碳量加速增长的迹象。
Yue提到，TIMED和SciSat-1使用不同的遥感技术对二氧化碳进行监测，证实了快速增长是一个真实的、物理的趋势，而不是通过使用不同的人工开发的仪器或数据。
发现这些意想不到的动态趋势的唯一可能来自于TIMED辐射计的长期观测，这个辐射计仍然很好地运行着。TIMED卫星已经完成了6次延期任务，其最初设计寿命是2003年结束的两年期任务。TIMED当前任务将于2017年底完成，但是，科学家们仍希望其数据收集工作可以继续。
Janches表示，诸如这一任务的长期研究对动态趋势的了解是很有必要的。TIMED项目持续时间长，它就像进行着一个完全不同的任务，研究人员可以通过长期持续地观测开展一个全新的科学研究工作。
原文题目：How TIMED Flies: Unexpected Trends in Carbon Data
（王化编译、殷永元审核）
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