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文| 史学书斋

编辑| 史学书斋

引言

当今世界广泛讨论气候变化作为一个重要问题。许多科学家将全球变暖及其后果与人类活动联系起来，而不是自然波动。这种方法的推理是气候变化的时间尺度。与通常伴随自然气候变化的时间尺度相比，地球最近的变暖被认为是突然的。自然气候变化通常在漫长的时间内逐渐发生，但在过去的200年中我们见证了急剧的变化。

主要原因是工业革命，化石燃料是其主要能源来源，不断增加的二氧化碳和其他温室气体排放会导致地球下层大气温度升高。气候变化被认为是一个重要的研究方向，国际社会通过联合国成立了特殊组织来关注气候变化的影响，并启动了协议来组织全球响应，以应对其后果。

强烈的热带风暴、致灾性洪水引起的大雨、频繁的热浪、频繁的干旱和其他类似的自然事件与现代气候变化相关。联合国秘书长潘基文将气候变化称为“我们这个时代的核心问题”。这需要在稳定温室气体排放方面实现承诺，并向联合国气候变化框架公约提交关于温室气体和气候变化影响与减缓现状的报告。

气候变化问题具有全球范围，必须采用全球模型，并需要全球数据作为这些模型的输入。目前有足够的空间数据来源，具有不同的空间分辨率，可以成功实施和应用于气候变化监测和研究。来自空间的地球观测具有提供连续全球数据集的独特能力。

同时空间观测还提供了国家和局部尺度的数据，可以成功支持公约和协议的实施，并鼓励缔约方履行其报告义务。目前一些国家正在开发和运营地球观测卫星，用于监测地球环境。

对于成功的气候变化监测，需要确定必要的指标进行监测。植被指数、火灾位置、时间和影响面积以及有关植被生长周期的附加信息在GlobCarbon项目中被全球范围内估算，用于气候变化的目的。

同时温室气体和气溶胶是引发气候变化的主要因素，因此需要连续的空间和时间均匀性观测。

目前全球气候变化被认为是人类可持续未来最紧迫和关键的问题之一。在这方面，空间技术的应用在全球监测能力方面发挥着重要作用。与此同时，预计空间技术未来将从多个角度做出更广泛的贡献。

空间技术已经导致了许多有益于环境和节能的发明。基于卫星的系统减少了车辆的二氧化碳排放，遥感技术使风力发电机更加高效，来自气象卫星的信息帮助太阳能电池产生更多的能量。这些只是空间技术和卫星服务的产物可以发挥作用的一些例子。

毫无疑问，气候变化可能在更长的时间尺度内发生，如几个世纪和几个千年，或者在几十年内迅速发生。过去几十年对气候参数的监测揭示了地球气候的显著变化。例如，20世纪海平面上升了0.1到0.2米，全球平均气温在过去的十年间上升了0.4到0.8°C。在北半球观察到了十年降水量的增加，北大西洋海洋中也发现了盐度异常。最近，科学家对人类活动在改变地球气候方面的可能角色或影响表现出越来越关注。

为了分析和评估大量不同数据源，需要使用最有效的技术和方法进行气候变化研究。目前有许多方法和技术用于气候变化研究。

例如大多数光遥感应用都侧重于对大气和地表的遥感，但也可以测量与冰盖质量平衡相关的一些海洋参数。雷达测高计数据有助于推导动态海表面地形，包括大尺度的洋流和涡旋，并推断海面风速和显著波高。重力传感器改进了用于海流建模、冰盖厚度分析和地球动力学研究的地球物理模型。

合成孔径雷达用于探测雪和冰的特性、融化情况和冰的类型。干涉SAR数据提供了有关海冰流动和运动的信息。通过测量波纹模式，可以从海洋表面推断风速。微波散射仪测量近表面海洋风的二维速度矢量。该研究的设计概念涉及通过三个拟议的远程传感载荷在近极轨道平台上实现连续的、空间化和盐度监测能力。

L波段辐射计用于测量海表面盐度，激光雷达用于高分辨率冰层地形，高级合成孔径雷达用于全天候监测冰层地形。

今天，随着新技术的出现，例如组建搭载单一有效载荷的小卫星，并将来自激光雷达和合成孔径雷达仪器的数据结合起来成为一种可行的替代方案。例如，可以将激光雷达的高分辨率能力与合成孔径雷达的全天候能力结合在一个卫星平台上，尽管这将导致一个相对较大和较重的平台。

基于这些遥感方法在气候变化研究的不同领域中得到成功应用，它涉及数据的收集、分析和处理，以解决问题。

同时，气候变化是一个地理问题，解决它需要地理学的方法。地理信息系统（GIS）在推动环境理解和决策方面有着悠久的历史。决策者、规划者、科学家以及全球许多其他人都依赖GIS进行数据管理和科学分析。

多年来，科学家一直使用复杂的计算机模型，如大气环流模型、海气相互作用模型和辐射对流过程模型，试图展示地球气候的未来。单独的模型输出可能会有所启示，但结合来自多个来源的过去和未来数据，可以最好地提供对未来走势的全面准确的视觉和对地球未来的预期。

了解我们动态气候可能在未来几十年和几个世纪内发生的变化，需要关注以下方面：地球温度、大气压力和其他必要参数的定义；人类活动对气候变化的影响；可能对我们作为物种的繁衍和生存产生重大影响的因素；当前进行的额外类型的环境监测，以改善未来的气候变化。

显然，只有通过对数据进行仔细观察、应用科学原则并利用最先进的技术，我们才有希望真正理解地球气候的压力因素和影响。

对气候变化的研究需要识别出具有显著影响的合适指标。这有助于清楚地了解气候变化的原因。研究海洋及其参数变化对气候变化调查非常有用。

大多数致力于研究气候变化的组织关注长期行动的观察和建议。应当启动新的研究项目，以改进对那些被认为参与过过去突发气候变化并可能在未来引发这类变化的气候系统方面的理解。

对于突发气候变化的准确模拟，高质量的观测数据是开发模型的主要依赖。GIS技术是一种基于计算机的数据收集、存储和分析工具，可以将以前无关的信息整合成易于理解的地图。然而，GIS不仅仅局限于制图。GIS可以执行复杂的分析功能，并通过地图、表格或图形直观地展示结果，帮助决策者在问题解决方面做出最佳选择。

GIS结合互联网提供了一种一致且成本效益高的方法，可在政府机构、私营企业、非营利组织和普通公众之间共享和分析地理数据。气候变化是一个地理问题，解决它需要地理学的方法。GIS用户在将这项基础技术应用于气候变化科学和理解其对自然和人类系统的影响方面具有丰富的知识、专业知识和最佳实践。

GIS技术提供了设计碳账户系统所需的数据、模型和交付系统的强大能力。它为分析环境实践以及制定和监测可持续的温室气体减排计划提供了工具。

通过使用GIS技术，可以将现有气候与未来气候进行比较，利用当地气象数据和先进气候模型的输出数据。将研究地表温度、降水、地表蒸发、地表风速和径流，以深入了解气候变化对水资源的影响。

基于卫星数据的监测系统

精确模拟突发气候变化的模型发展高度依赖于用于模型初始化和验证的高质量观测数据。被动微波辐射计获取的数据用于推测海表面温度、描绘海冰并观测污染物、油污和油亮。提议的未来卫星任务也旨在提供全球海表面盐度数据。

激光雷达应用主要集中在大气和地表遥感方面，但还可以测量几个与海洋相关的参数，从而允许计算冰盖质量平衡。雷达测高数据有助于推导动态海表面地形，包括大尺度海洋流和涡旋，并推断海表面风速和重要波高。重力传感器改进了用于海洋流建模、冰盖厚度分析和地球动力学研究的地球物理模型。

合成孔径雷达用于检测雪和冰的特性、冰的融化和冰的类型。干涉SAR数据提供了有关海冰流动和运动的信息。通过测量波纹模式，可以从海面上推断风速。微波散射计测量近表面海风的二维速度向量。

地理信息系统功能

据统计，大约80%的所有可用信息都具有空间或地理组成部分。换句话说，大多数信息都与某个地点相关联，将其整合到坐标系统中。

因此在做出关于新设施选址、创建徒步小径、保护湿地、指导紧急响应车辆、指定历史街区或重新绘制立法选区等决策时，地理因素发挥着重要作用。地理信息系统技术是一种基于计算机的数据收集、存储和分析工具，可以将以前无关的信息整合成易于理解的地图。

但是，GIS不仅仅局限于地图制作。GIS可以执行复杂的分析功能，并通过地图、表格或图表直观地展示结果，帮助决策者在解决问题时选择最佳方案。

在加入互联网的情况下，GIS提供了一种一致且成本效益高的方法，可在政府机构、私营企业、非营利组织和公众之间共享和分析地理数据。气候变化是一个地理问题，解决它需要地理学的方法。GIS用户代表着在将这项基础技术应用于气候变化科学和理解其对自然和人类系统的影响方面具有丰富知识、专业知识和最佳实践。

GIS技术提供了设计碳排放核算系统所需的数据、模型和交付系统的强大能力。它为分析环境实践以及制定和监测可持续的温室气体减排计划提供了工具。

通过使用GIS技术，可以将现有气候与未来气候进行比较，利用本地气象数据和先进气候模型的输出数据。将研究地表温度、降水、地表蒸发、地表风速和径流，以深入了解气候变化对水资源的影响。

结论

气候领域的平均值被创建为每个地区和每个气象站的特征。通过在图层属性中实现“符号化”，将历史、预测和气候变化结果的百分比显示为多变量条形图。通过在“工具栏”中应用“空间分析”技术，将数据插值为光栅，并使用Kriging选项生成填充等值线，以进行气候变量的比较和研究。

在今天的技术发展下，GIS技术在处理气候变化和自然灾害等问题上发挥着越来越重要的作用。通过整合多源、多类型的空间数据，GIS可以提供决策者对气候变化和自然灾害的全面理解，并帮助制定科学的应对策略。

空间技术在气候变化和自然灾害预测、监测、减灾和灾后评估中有着广泛的应用。卫星遥感数据可以实时获取大范围地表信息，迅速反映灾害影响范围和严重程度。同时，GIS技术可以整合多种类型的数据，包括气象、地形、土壤和人口等信息，帮助决策者更好地了解自然灾害的背后原因和影响。

在河流洪水的研究中，使用空间技术和GIS技术有助于对洪水灾害的动态变化进行分析。通过遥感数据，可以监测洪水的发生和扩展情况，预测潜在的洪水淹没区域，及时采取减灾措施。同时利用地形和土地利用数据，可以模拟不同情景下的洪水扩展，为灾后评估和灾害风险管理提供科学依据。

空间技术和GIS技术在气候变化和自然灾害研究中发挥着重要作用。通过整合多源数据，分析气候变量和灾害影响，我们可以更好地了解气候变化和自然灾害之间的关联，为应对气候挑战和减轻灾害影响提供科学支持。同时空间技术和GIS技术的发展也为未来的气候变化和灾害研究提供了更多的可能性和机遇。

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