“轨道碳观测卫星”是美国研制的第一颗专门用于监测全球二氧化碳情况的卫星，历经8年研制、耗资达2.78亿美元，主要用于观测地球大气中的二氧化碳水平，深入了解人类在温室气体排放、全球气候变化等方面造成的影响。然而，2月24日，由美国宇航局(NASA)发射的这颗卫星在升空不久即坠入南极洲附近的海域，使全球气候研究受到沉重打击。

 

据最新出版的美国《科学》杂志报道，当日益升高的气温改变着地球的生态和气候系统时，目前散布在各处的监测器并不能回答科学家的问题。比如，地面感应器提供了世界范围内二氧化碳升高的真凭实据，但研究人员并没有全面了解人类和大自然产生的碳最终走向何处？有多少碳被吸收？在哪里被吸收？

 

 

科学家将期望寄托于NASA研制的轨道碳观测卫星，他们希望这颗卫星能够收集到环绕地球的二氧化碳的循环数据，以及地球如何处理人类每年使用化石燃料和其他活动所产生的8亿吨温室气体的信息。气候科学家原本预计这颗卫星将有利于促进气候监测卫星的国际合作，建立一个地球天气和气候变化的立体图，更好地了解人类在温室气体效应和全球变暖方面所扮演的角色。

 

然而，2月24日，携带轨道碳观测卫星的火箭在升空不久后坠毁。美国国家海洋和气候管理署实验室的大气科学家皮特·坦斯说：“突然间，它就没有了。这绝对是一个灾难。”他曾计划借助这颗卫星监测碳通量的非凡能力来提高自己的四维二氧化碳流量地图。

 

轨道碳观测卫星的损失加剧了目前与气候研究相关的数据缺口问题。一些缺口需要依赖于新的测量方法和手段来弥补。美国国家科学院的一个专家委员会在3月初发布的一份报告中指出：“目前，迫切需要一套系统和全面的方法来收集气候观察数据。”但没有任何一个机构或个人在这个耗资数十亿美元的地球气候观察挑战项目上拥有绝对的权威。

 

在美国总统巴拉克·奥巴马高达7870亿美元的经济刺激计划中，有4亿美元用于空间地球传感器建设，研究人员对此寄予厚望。但是，美国科学院2007年的一份气候报告估计，从现在到2020年，建立这样一套系统大约需要60亿美元。

 

2007年，联合国政府间气候变化专门委员会指出，更好了解冰川物理性质的基础观察站是可靠地预测海平面升高的关键因素。极地网景(POLENET)是一项在南极大陆安装地震探测仪的计划，该计划将提供冰原床基岩温度变化的测量数据，这是影响冰川滑向海岸的关键因素。但是，糟糕的天气再加上燃料费用的上升，美国国家科学基金会削减了极地研究的经费，科学家们只能仅仅在原计划的16个野外位点中建立一个新的观察站；绝大多数观察站的运行都集中在麦克默多站，这是美国在这个大陆上的主要基地。

 

海岸边冰层与水的相互作用也控制了冰川退化的速度。南极洲的松树岛冰川是南极漂移速度最快的一个冰原。科学家们希望获得这一冰原的长期漂移动力学图像，以及快景拍摄。但是，因为后期方面的障碍，在松树岛冰川边缘设立观察站的计划被一拖再拖。冰川太粗糙，飞机不能在上面着陆，而调用直升飞机等设备的计划要到2011年至2012年才能实施。罗伯特·宾薛得勒是NASA戈达德太空飞行中心水圈和生物圈科学实验室的首席科学家，他说：“南极项目中的后勤支撑进展缓慢，我们每年大约只有3个正在推进的项目。”

 

 

科学家指出，目前需要更多的数据来澄清大气气溶胶在全球变暖中的作用。气溶胶有助于云的形成，这可让大气的温度变暖或变冷，耗资140亿美元的美国国家极地轨道环境卫星系统计划于2010年发射，这个重要的敏感器将提供气溶胶的数据，但这些数据的质量将不及NASA现有卫星Terra上的敏感器所采集的数据，然而，Terra已超过服役期2年。2007年，美国国家研究理事会的一项为期十年的野外研究指出，NASA应在2013年至2016年间发射一颗替代卫星。

 

陆地卫星是美国对地观察的主要力量，但即使这样的卫星也处于风险之中。陆地卫星5号和7号均超过了其正常的设计生命期限，在发生故障期间常常会错过大量图像。依赖这些卫星数据研究森林对碳循环影响的科学家说，陆地成像中的空缺肯定存在，因为另外一颗卫星——陆地卫星数据持续任务——不会在2012年前发射。白宫气候变化科学项目的康普顿·塔克说：“在这之前，我们也许会失去一两个这样的卫星。”

 

另外一个问题就是海洋颜色。科学家们利用海洋的颜色来测量海洋中的光合作用，海洋光合作用对全球碳循环的影响巨大，但人类对这一过程的机制知之甚少。NASA的轨道海洋广角扫瞄仪从1997年开始记录数据，但这套设备的服役期已经超过设计期限7年了，因为技术问题，该设备不可能再提供足够的海洋颜色数据。

 

白宫气候变化科学项目正在领导一个跨部门的合作，完成一项首次为政府提供地球观察数据的计划。科学家们认为，第一步应该是弥补这些数据缺口。塔克说，在一些情况下，国际合作伙伴关系也许能提供帮助。日本最近发射了一颗绿色气体观察卫星，探测近地面二氧化碳的浓度。尽管其分辨率比较低，但它能补充NASA现有的、只采集5000米高度以上的二氧化碳数据的卫星。

 

物理学家约翰·霍尔德伦是白宫科学和技术政策办公室主任，他曾经在其任职听证会上赞美“对我们生存的行星上的土地、植被、海洋和大气进行观察和研究”的价值。研究人员希望，霍尔德伦的话在不久的将来会化为对美国地球监测系统的全力支持。

 

《科学时报》 (2009-3-17 A4 国际)