فضایی برای آب و هوا

خلاصه

این مقاله توضیح می‌دهد که چگونه داده‌های رصد زمین (EO) – به ویژه از ماهواره‌ها – می‌توانند از علم آب و هوا، نظارت و خدمات با ارائه اطلاعات جهانی، تکراری، سازگار و به موقع در مورد وضعیت محیط و تکامل آن پشتیبانی کنند. چند نمونه از پروژه های آزمایشی نمایش EO ارائه شده است که با مشارکت دانشمندان، صنعت و متخصصان توسعه برای حمایت از علم آب و هوا، سازگاری، کاهش و مدیریت ریسک بلایا انجام شده است. به طور خاص، این مقاله چالش جمع‌آوری مشاهدات و ایجاد رکوردهای بلندمدت داده‌های اقلیمی را که پایه و اساس مدیریت ریسک را فراهم می‌کند، برجسته می‌کند. این مقاله خواستار یک رویکرد یکپارچه مبتنی بر علم برای مدیریت ریسک آب و هوا است که توسط داده ها و دانش پشتیبانی می شود.

کلید واژه ها:

رصد زمین ؛ ماموریت های ماهواره ای ESA ; آب و هوا ؛ سیستم جهانی مشاهده آب و هوا ; ECV ها خدمات اطلاعات جغرافیایی

1. تغییر اقلیم به عنوان یک چالش توسعه

ما در سیاره‌ای زندگی می‌کنیم که به سرعت در حال تغییر است، با جمعیت جهانی که پیش‌بینی می‌شود تا سال 2050 به 9 میلیارد نفر برسد، و انتظار می‌رود که نزدیک به 3 میلیارد نفر در دو دهه آینده به طبقه متوسط بپیوندند [ 1 ]. این منجر به افزایش تقاضا برای مواد غذایی-آب-انرژی می شود که در نتیجه فشارهای عظیم و ناپایدار بر منابع طبیعی مانند آب و زمین های زراعی وارد می شود. علاوه بر این، تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی استرس قابل توجهی را بر خدمات اکوسیستم‌های حامی حیات ما ایجاد می‌کند.

انسان‌ها در حال حاضر محرک غالب تغییرات در مقیاس بزرگ بر روی محیط با تأثیر در مقیاس جهانی هستند و سیاره ما را به یک عصر زمین‌شناسی کاملاً جدید، «آنتروپوسن» [ 2 ] منتقل می‌کنند. تغییر اقلیم یکی از مهم ترین تغییرات جهانی است که توسط انسان ایجاد شده است. از انتشار کربن بالا تا اسیدی شدن اقیانوس ها، از افزایش دما تا افزایش سطح دریا و ذوب یخ ها، از تغییرات آب و هوایی تا تاثیر بر خدمات اکوسیستم، تغییرات آب و هوایی آینده کاملاً نامعلومی را برای تامین منابع مرتبط غذا-آب-انرژی پیش روی ما قرار داده است. پنجمین گزارش ارزیابی اخیر هیئت بین دولتی برای تغییر آب و هوا (IPCC) [ 3 ، 4] نیاز فوری به اقدامات جمعی را برای حفظ جهان در مرزهای توافق شده 2 درجه سانتیگراد یادآور شد. گروه بانک جهانی در گزارش‌های Turn Down the Heat [ 5 ، 6 ] بیان می‌کند که تحت تعهدات فعلی انتشار گازهای گلخانه‌ای، بشر در واقع «در مسیر» به سوی جهانی 4 درجه سانتی‌گراد گرم‌تر تا پایان این قرن است، با تأثیرات ویرانگر بر کشاورزی، منابع آب، اکوسیستم ها و سلامت انسان.

تغییرات اقلیمی اکنون به محور چالش توسعه پایدار ما تبدیل شده است، زیرا می تواند دستاوردهای توسعه را تضعیف کند و میلیاردها نفر را به ویژه برای آسیب پذیرترین افراد در کشورهای فقیر در معرض خطر قرار دهد. پیوندهای بین توسعه و تغییرات آب و هوایی اکنون واضح و اجتناب ناپذیر شده است. رویدادهای شدید آب و هوایی می تواند سال ها موفقیت توسعه در کشورهای در حال توسعه را معکوس کند.

افزایش انعطاف پذیری جامعه ما در برابر خطرات طبیعی و تغییرات آب و هوایی، در حالی که توسعه یک اقتصاد پایدار کم کربن در حال حاضر یکی از بزرگترین چالش های جهانی است که با آن روبرو هستیم. این چالش ها در مرکز برنامه توسعه پس از 2015، و اهداف توسعه پایدار مرتبط (SDGs) قرار دارند، که برای اولین بار خدمات اکوسیستم حامی حیات ما را به عنوان یک پیش نیاز برای هر توسعه ای در صورت پایدار شدن تشخیص می دهد [ 7 ] ].

1.1. نیاز به یک رویکرد مدیریت ریسک یکپارچه

برای مقابله با این چالش‌ها، یک رویکرد مدیریت یکپارچه ریسک واقعاً مبتنی بر علم برای مدیریت بهتر ریسک‌ها و بهره‌برداری از فرصت‌های مربوط به تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان و تغییرات آب و هوایی طبیعی مورد نیاز است.

چنین رویکرد یکپارچه ای نیاز به کمی سازی دقیق شدت خطرات، آسیب پذیری و قرار گرفتن در معرض جمعیت ها و دارایی ها دارد. همچنین مستلزم نوع جدیدی از تفکر “پیوستگی” است، با اذعان به اینکه جنبه های دیگری از خطر وجود دارد که در خطر کلی تغییر جهانی نقش دارد، مانند تاثیر مستقیم فعالیت های انسانی (به عنوان مثال، خطر سیل سیل ساحلی به هر دو سطح دریا بستگی دارد. افزایش و فرونشست ناشی از پمپاژ آب)، و خطرات آبشاری ناشی از روابط ذاتی بین آب و هوا و منابع آب، غذا و انرژی.

ایده یک رویکرد مدیریت ریسک یکپارچه جدید نیست، اما در جامعه علمی شتاب بیشتری می گیرد. گزارش‌های اخیر IPCC [ 3 ، 4 ] از یک رویکرد ریسک مبتنی بر شواهد مبتنی بر علم حمایت می‌کند تا بتواند در شرایط عدم قطعیت تصمیمات آگاهانه بگیرد، سیستم‌های هشدار اولیه قوی طراحی کند و در نهایت به طور عینی یک «شبکه ایمنی» بهینه تعریف کند. برای انتقال خطرات بخش های حساس به اقلیم. جدیدترین گزارش گروه کاری II IPCC، نکسوس آب/انرژی/غذا/خوراک/فیبر را به عنوان یک موضوع متقاطع به تغییرات آب و هوایی مرتبط می کند. این پیوند همچنین در SDG ها از طریق یک رویکرد یکپارچه مشخص می شود.

اتخاذ یک رویکرد مدیریت ریسک یکپارچه باید منجر به تصمیم گیری های هوشمندانه تر در سطوح مختلف برای طیف گسترده ای از کاربران نهایی، از مشاغل گرفته تا بخش عمومی و شهروندان شود و نیازهای اطلاعاتی آنها را در چارچوب ریسک یکپارچه قرار دهد. این امر به تصمیم گیرندگان کمک می کند تا با هم افزایی و مبادله بین خطرات مختلف مرتبط با آب و هوا، آب، انرژی و امنیت غذایی برخورد کنند و راه حل هایی برای مقابله با آنها طراحی کنند. بانک‌های توسعه چندجانبه، مانند گروه بانک جهانی، با اذعان به اینکه تغییرات اقلیمی قلب توسعه است، اکنون در حال توسعه ابزارهایی برای حمایت از غربالگری ریسک‌های آب و هوایی هستند که آنها را قادر می‌سازد تا «نقاط داغ» ریسک را بهتر شناسایی کنند و حوزه‌های فعالیت و سرمایه‌گذاری خود را اولویت‌بندی کنند.

1.2. نیاز به یک سیستم یکپارچه رصد زمین

یکی از پایه های کلیدی برای مدیریت ریسک در مشاهدات نهفته است. اینها مبنایی برای هر درک علمی، از آزمایش فرضیه ها تا تشخیص ناهنجاری ها، از توسعه و اعتبارسنجی مدل ها تا نسبت دادن و پیش بینی تغییرات آب و هوا را فراهم می کنند.

در عین حال، تصمیم گیرندگان به اطلاعات دقیق، منسجم و به موقع در مورد وضعیت محیط در حال تغییر ما و تکامل آن نیاز دارند تا تصمیمات خود را در مورد استراتژی های سازگاری و کاهش شکل دهند و اطلاع دهند.

ایجاد یک تصویر کامل از یک محیط به سرعت در حال تغییر و به هم پیوسته سیاره ما در طیف وسیعی از مقیاس در فضا – از محلی تا جهانی – و زمانی – از دقیقه تا دهه ها – به یک سیستم جامع جهانی رصدگر زمین از سیستم ها (GEOSS) نیاز دارد. داده ها از منابع متعدد از جمله شبکه های درجا ، هواپیماهای بدون سرنشین، شبکه ای از حسگرها و تصاویر ماهواره ای.

نیاز به یک “انقلاب داده” با ترکیب انواع داده های باز با فناوری پیشرفته برای دستیابی به اهداف توسعه پایدار پس از سال 2015، اخیراً توسط گروه مشاور کارشناسان مستقل دبیرکل سازمان ملل متحد در مورد انقلاب داده برای توسعه پایدار [ 8 ] درخواست شده است.

EO از فضا نقش کلیدی را در این تلاش ایفا می کند زیرا ماهواره ها به طور منحصر به فرد برای ارائه مجموعه داده های جامع، جهانی و سازگار مورد نیاز برای پشتیبانی از مشاهدات، تحقیقات و خدمات آب و هوا قرار دارند.

با سنجش از دور تشعشعات، ماهواره‌های EO قادر به استخراج اطلاعات در مورد برخی از پارامترهای مهم آب و هوا هستند. این قابلیت فراتر از تصاویر ساده زیبا (که در حال حاضر بسیار مفید هستند) می رود تا به یک ابزار کمی قدرتمند تبدیل شود. ماهواره‌ها با استفاده از موقعیت منحصربه‌فرد فضا، داده‌های جهانی را ارائه می‌کنند و حتی دورافتاده‌ترین مکان‌هایی را که هیچ داده‌های نظرسنجی در آن‌ها وجود ندارد یا امکان دستیابی به آن وجود ندارد، پوشش می‌دهند. توانایی بازیابی داده های تاریخی از آرشیو ماهواره ای نیز یک مزیت کلیدی است که به کاربران امکان می دهد تغییرات در محیط را تشخیص دهند. این ویژگی‌های منحصربه‌فرد نگاشت گسترده داده‌های EO، آن‌ها را برای تکمیل – اما نه مکمل – سنتی در محل مفید می‌سازد.اندازه‌گیری‌هایی که معمولاً نقطه‌ای هستند، به‌صورت پراکنده توزیع می‌شوند یا به سادگی در مناطق دورافتاده یا دشوار دسترسی (مانند کوه‌ها، مناطق قطبی) کاملاً از دست رفته‌اند.

در طول دهه‌های گذشته، پیشرفت‌های سریع در توانایی ما برای رصد سیاره‌مان به بینش علمی عظیمی در مورد نحوه عملکرد آب و هوا به عنوان بخشی از یک سیستم پیچیده جفت شده منجر شده است. به طور خاص، ماهواره‌های EO نقش حیاتی در پیشبرد علم آب و هوا و حمایت از IPCC ایفا کرده‌اند، زیرا به طور منحصربه‌فردی برای ثبت یک منظره جهانی، ثابت و تکراری از سیاره مادری ما قرار گرفته‌اند که منجر به اکتشافات بزرگ از افزایش سطح آب‌های جهانی تا سوراخ ازن قطب جنوب

امروزه، بیش از صد ماهواره EO، حامل ابزارهای رادار و نوری متعدد، به طور مداوم وضعیت سیاره ما را رصد می کنند و جریان پیوسته ای از داده ها را در مورد وضعیت اقیانوس، جو، صفحات یخی و پوشش گیاهی در اختیار دانشمندان قرار می دهند.

با پرتاب Sentinel-1 در سال 2014 – اولین در سری ماهواره های عملیاتی – و Sentinel-2 در سال 2015 (sentinel.esa.int) و ظهور ابتکار کوپرنیک، اروپا وارد عصر جدیدی برای توسعه شده است. و بهره برداری از داده های EO باز. کوپرنیک در سراسر طیف الکترومغناطیسی و در طیف گسترده ای از کاربردها، یک قابلیت رصدی جهانی منحصر به فرد را برای اروپا فراهم می کند. این مشاهدات پایدار با اندازه‌گیری‌های اکتشافی حاصل از یک سری مأموریت‌های تحقیقاتی کاوشگر اختصاص داده شده به علم سیستم زمین تکمیل خواهد شد ( www.esa.int/eo). برای اطلاعات بیشتر در مورد ماموریت های ماهواره ای در سراسر جهان و کاربردهای آنها، به کتابچه راهنمای اخیر کمیته ماهواره های رصد زمین (CEOS) تهیه شده برای Rio+20 (eohandbook.com) مراجعه کنید.

2. داده های رصد زمین برای پایش آب و هوا

اهمیت مشاهدات جهانی و پایدار برای نظارت بر اقلیم و تغییرات آن مدت‌هاست که توسط کنوانسیون چارچوب سازمان ملل متحد در مورد تغییر آب و هوا (UNFCCC) (ماده 4.1 g) به رسمیت شناخته شده است. در این زمینه، سیستم جهانی مشاهده آب و هوا (GCOS) در سال 1992 برای تعیین کمیت بهتر نیازهای اطلاعاتی UNFCCC تأسیس شد. به طور خاص، GCOS مجموعه‌ای از متغیرهای ضروری آب و هوا (ECV) را تعریف کرده است که برای تعیین کمیت وضعیت آب و هوا و اجبار مربوطه لازم است.

GCOS همچنین خواستار تولید سیستماتیک پرونده‌های داده‌های آب و هوایی طولانی‌مدت، همگن و پیوسته (CDRs) از ECVها به همراه اندازه‌گیری عدم قطعیت آنها و مستندسازی فرآیند است. یکی از قانع‌کننده‌ترین نمونه‌های ارزش CDR، که اکنون مظهر موضوع تغییرات آب و هوایی است و به طور قابل‌توجهی دستور کار سیاسی آن را هدایت می‌کند، رکورد مداوم ترکیب اتمسفر CO2 است که توسط Keeling در ایستگاه Mauna Loa (هاوایی) گردآوری شده است _. از سال 1958. این منحنی ساده که افزایش مداوم CO _{2 را آشکار می کند، با ایجاد ارتباط بین سوخت فسیلی در حال سوختن و افزایش CO}₂ اتمسفر، برای همیشه دیدگاه ما را در مورد تأثیر جهانی فعالیت های ناشی از انسان تغییر داده است..

با این حال، تولید CDR یک چالش بزرگ باقی مانده است. این فرآیند مستلزم گردآوری مقدار زیادی از مشاهدات ناهمگن است که از منابع متعدد (هم از درجا و هم از سنجش از دور) می‌آیند و برای اهداف متعدد (هم کاربردهای تحقیقاتی و هم عملیاتی) ساخته شده‌اند، اما در بیشتر موارد در اصل برای آب و هوا طراحی نشده‌اند. جریان های رصدی مختلف – که در اینجا به عنوان سوابق داده های اساسی آب و هوا (FCDRs) نامیده می شود – اغلب فاقد پوشش و سطح دقت و از همه مهمتر ثبات هستند .برای گرفتن سیگنال های آب و هوایی کوچک در دوره های زمانی طولانی مورد نیاز است. اگر از مجموعه داده‌ها برای نظارت بر آب و هوا استفاده شود، این می‌تواند منجر به مشکلاتی شود، زیرا برخی از سیگنال‌های مرتبط با آب و هوا (معمولاً کوچکتر از تغییرات طبیعی آب و هوای روزانه) می‌توانند پنهان شوند. نگرانی دیگر عدم تداوم برخی از جریان‌های داده FCDR است، به‌ویژه آنهایی که از زیرساخت‌های تحقیقاتی به دست می‌آیند، که اغلب فاقد بودجه پایدار هستند و بنابراین تضمینی برای نگهداری یا جایگزینی مناسب ابزارهای قدیمی نمی‌شوند. این می تواند منجر به شکاف هایی در CDR ها شود که اغلب غیرقابل برگشت هستند زیرا فقط یک فرصت برای ضبط آن داریم. بنابراین تولید CDRها طبیعتاً به مشاهدات پایدار و در نتیجه بودجه پایدار برای سیستم‌های مشاهده نیاز دارد.

ماهواره‌های EO می‌توانند نقش کلیدی در پایش آب و هوا ایفا کنند، زیرا مشاهدات جهانی و ثابتی را برای برخی از ECV‌ها از دمای سطح دریا (SST)، سطح دریا، ابر، آئروسل‌ها تا سلامت پوشش گیاهی و ترکیب شیمیایی جو ارائه می‌کنند. این نقش منحصربه‌فرد EO برای داده‌های آب و هوایی توسط GCOS در مکمل ماهواره‌ای برنامه پیاده‌سازی آن، که الزامات مشاهدات مبتنی بر فضا را برای ارائه زیرمجموعه‌ای از ECV‌های دارای یک جزء ماهواره‌ای قوی شناسایی می‌کند، شناسایی شده است.

تلاش‌های بین‌المللی آژانس‌های فضایی در سرتاسر جهان تحت نظارت CEOS نیز فعالانه برای کمک به GCOS ادامه دارد. با این حال، با توجه به اینکه اکثر ماهواره های کمک کننده به GCOS به طور خاص برای نظارت بر آب و هوا طراحی نشده اند، می تواند مشکلاتی را ایجاد کند (به عنوان مثال، شکاف ها، پرش های کاذب یا جابجایی به دلیل تغییر در ویژگی های سیستم های مشاهده)، و بنابراین لازم است که به طور مداوم تجدید شود. – پردازش آرشیو داده ها در زمینه دانش جدید برای دستیابی به کیفیت آب و هوا و دقت مورد نیاز GCOS.

یکی از تلاش ها در اروپا برای ایجاد CDR ها، ابتکار تغییرات آب و هوایی ESA (CCI) است. داده‌های آرشیو مأموریت‌های ESA به‌طور مکرر در چندین چرخه پردازش می‌شوند، برای هر گونه آلودگی تصحیح می‌شوند (مثلاً تأثیر شهر بر دما)، کالیبره‌شده و مجدداً با مجموعه‌های داده مرجع تأیید می‌شوند، و به‌طور عاقلانه برای ماهیت و خطای مختلف تفسیر می‌شوند. ویژگی ها، به منظور تولید CDR های با کیفیت بالا همراه با اندازه گیری خطای آنها. چالش‌های برجسته برای تولید CDR‌ها برای ماهواره‌هایی که پس از تجربه سختی پرتاب، باید در محیطی بسیار خصمانه و خشن کار کنند، جایی که تعمیر و نگهداری منظم ابزار قدیمی امکان‌پذیر نیست و کالیبراسیون مطلق قابل ردیابی است، اهمیت ویژه‌ای دارد. استانداردهای بین المللی پذیرفته شده بسیار چالش برانگیز است.

برخی از نمونه‌های استفاده از داده‌های EO در زیر آورده شده است تا نشان دهد چگونه EO از علم تغییرات آب و هوایی پشتیبانی می‌کند، از جمله نظارت بر تنوع آب و هوا، درک فرآیندهای محرک، نسبت دادن به علل آنها و پیش‌بینی اثرات آتی آنها. آنها همچنین نشان می دهند که چگونه پردازش مجدد تکراری رکورد، در نظر گرفتن پیشرفت در دانش، دقت، وضوح، و بازخورد کاربر بخشی جدایی ناپذیر از فرآیند ایجاد CDR است.

2.1. گرمایش جهانی اقیانوس بالایی

میانگین دمای سطح جهانی امروزه شاخص اصلی گرمایش جهانی است. دمای جهانی سطح دریا (SST)، که نشان دهنده دو سوم سهم جهانی است، بنابراین برای تعیین کمیت تأثیر جهانی تغییرات آب و هوا از اهمیت حیاتی برخوردار است. SST همچنین برای پشتیبانی از مدل‌سازی اقیانوس و جو، پیش‌بینی اولیه و تحلیل مجدد محدود بسیار مهم است.

با این حال، مجموعه داده‌های بلندمدت SST به دلیل تغییرات مکرر در فن‌آوری‌های سیستم مشاهده (مثلاً ارتقاء حسگرها) یا اشکالات آن‌ها (مانند سنسور پیری، فریب زیستی شناورها، رانش ماهواره‌ای) سوگیری ناخواسته مهمی را نشان می‌دهند. به عنوان مثال، تغییر تکنولوژی از سطل های بوم به سطل های چوبی، باعث ایجاد یک سوگیری شد که منجر به کاهش SST بین سال های 1890 و 1940 به دلیل عایق شدن افزایش یافته توسط سطل چوبی شد. در مقابل، انتقال از کشتی‌های بادبانی به کشتی‌های برقی پس از سال 1940 منجر به افزایش شدید SST شد زیرا مردم از آب دریا جمع‌آوری‌شده برای خنک کردن موتورها استفاده می‌کردند.

همه این تغییرات خواسته یا ناخواسته می تواند منجر به سیگنال های “مصنوعی” در CDR شود که به نوبه خود می تواند منجر به تفسیر جعلی از روند آب و هوا شود. این نشان می دهد که CDR ها باید به طور مداوم دوباره پردازش شوند، با استفاده از آخرین الگوریتم ها و تکنیک های تصحیح سوگیری، برای بهبود دقت CDR ها.

شکل 1. دمای جهانی سطح دریا (SST) در طول لا نینا (اکتبر 1998). تجزیه و تحلیل کامل جهانی SST، سنتز شده از مشاهدات مادون قرمز انجام شده توسط ماهواره های هواشناسی و تحقیقاتی. آنالیز با وضوح 0.05 درجه در طول و عرض جغرافیایی و روزانه است. [ 9 ] را ببینید.

در این زمینه، CCI SST ECV ( شکل 1 ) به طور خاص برای کاربردهای آب و هوایی، با الزامات بسیار سختگیرانه در مورد دقت و پایداری مطابق با نیازهای GCOS، طراحی شده است، در حالی که تلاش برای اطمینان از درجه بالایی از “استقلال” از سایر مجموعه های داده است. به عنوان مثال، در محلشناورها، مدل ها). رکورد CCI SST 19 ساله (1991-2010) با وضوح 0.05 درجه، از مشاهدات SST مختلف مبتنی بر EO مشتق شده است، که داده های مجموعه ای از سه رادیومتر اسکن در طول مسیر ESA (ATSR) را با هم ترکیب می کند و سطح بالایی را به ارمغان می آورد. دقت و پایداری به لطف نمای دوگانه حسگر، با داده‌های رادیومتر با وضوح بسیار بالا (AVHRR) Pathfinder، پوشش وسیعی را در فضا و زمان ارائه می‌کند. الگوریتم های جدید (به عنوان مثال، غربالگری ابر، انتقال تابشی) و روش ها (به عنوان مثال، لنگر انداختن داده های AVHRR) برای دستیابی به دقت باورنکردنی 0.1 K مورد نیاز برای حمایت از مطالعات آب و هوا و کمی کردن روندهای منطقه ای و جهانی حدود 0.2 K / دهه توسعه یافته اند.

2.2. افزایش سطح جهانی و منطقه ای سطح دریا

رکورد سطح دریا نیز یکی از مهم ترین شاخص های تغییرات آب و هوایی است که واکنش بسیاری از اجزای سیستم آب و هوایی، از جمله انبساط حرارتی آب، و ذوب شدن یخ ها و یخچال های طبیعی را یکپارچه می کند.

ارتفاع سنجی فضایی در سال 1975 با پرتاب ارتفاع سنج راداری روی سفینه GEOS-3 آغاز شد که تغییرات ارتفاع سطح دریا را از اثرات گرانشی بر روی ترانشه های اصلی شناسایی می کرد. پرتاب Seasat در سال 1978، که تنها 105 روز به طول انجامید، این مفهوم را ثابت کرد که با مشاهده امواج بر روی سطح اقیانوس از ارتفاع 800 کیلومتری، می توان علامت گرداب ها را مشاهده کرد و “جریان ها” و نیروی محرکه اصلی آنها را استنتاج کرد. باد از فضا این منجر به توسعه ارتفاع‌سنج‌های با دقت بالاتر، با فناوری بهتر و تعیین مدار شد، که با پرتاب Geosat (1985) شروع شد، و سپس مأموریت‌هایی از Esa مانند ERS-1 (1991)، ERS-2 (1995) و Envisat (2005) شامل یک بسته ارتفاع سنج (با رادیومتر برای تصحیح بخار آب) و ماموریت های ایالات متحده-فرانسه مانند Topex/Poseidon (1992) و ماموریت های عملیاتی مانند جیسون، که با پرتاب اخیر نسل جدید ماموریت های ارتفاع سنج Cryosat-2 (2009) به اوج خود رسید. در طول دهه‌های گذشته، دقت به دلیل تعیین مدار بهتر، و اصلاح جوی بهتر (ارتفاع‌سنجی دو فرکانس برای کاهش خطاهای ناشی از اثرات یونوسفر)، دائماً بهبود می‌یابد که تا دقت باورنکردنی چند میلی‌متر بهبود می‌یابد. ارتفاع سنجی رادار در اقیانوس باز اکنون یک علم بالغ است و ماموریت ها عملیاتی هستند (مثلاً جیسون). با دقت باورنکردنی چند میلی متر بهبود می یابد. ارتفاع سنجی رادار در اقیانوس باز اکنون یک علم بالغ است و ماموریت ها عملیاتی هستند (مثلاً جیسون). با دقت باورنکردنی چند میلی متر بهبود می یابد. ارتفاع سنجی رادار در اقیانوس باز اکنون یک علم بالغ است و ماموریت ها عملیاتی هستند (مثلاً جیسون).

رکورد داده‌های سطح دریا بینشی منحصربه‌فرد را در مورد گردش مقیاس بزرگ اقیانوس و پیچ‌های پرانرژی آن در مقیاس متوسط در اختیار دانشمندان قرار داده است، در حالی که در عین حال افزایش سطح جهانی سطح دریا و جزئیات منطقه‌ای آن را آشکار می‌کند. پانزده سال داده‌ها بیش از دو قرن اکتشاف علمی به ما در مورد دینامیک اقیانوس‌ها آموخته‌اند، و مجموعه‌ای از فرآیندهای جدید و اغلب غیرمنتظره، مانند تغییرات جزر و مد داخلی و افزایش سطح دریا، و همچنین برجسته کردن پیوندهایی که به عنوان تله شناخته می‌شوند را آشکار کرده است. -اتصالات، بین تغییرات در گردش اتمسفر که در بخش‌های جدا شده از کره زمین اتفاق می‌افتد. همچنین، ظهور رکوردهای ثابت جهانی بیش از دو دهه، حالت‌های تغییرپذیری مکانی و زمانی اقیانوس را از بین سالانه نشان داده است (به عنوان مثال،

ESA CCI یک CDR 18 ساله از سطح دریا ارائه کرده است ( شکل 2) بر اساس داده های هفت ماموریت ارتفاع سنجی با دقت بالا، از جمله ERS-1/2، Envisat، TOPEX/Poseidon، Jason-1/2 و GFO. ادغام مجموعه‌های داده‌های مختلف، رسیدن به دقت باورنکردنی چند میلی‌متر/دهه را قادر می‌سازد، که برای ارزیابی روندهایی به کوچکی میلی‌متر/دهه‌ها لازم است. حدود 50 الگوریتم توسعه یافته و آزمایش شده است که به مسائل چالش برانگیز مانند تعیین دقیق مدار و ارتفاع سنجی ساحلی و عرض های جغرافیایی بالا می پردازد. محصولات CCI شامل ناهنجاری‌های میانگین ماهانه سطح دریا در وضوح 0.25 درجه و شاخص‌های تغییر میانگین سطح دریا منطقه‌ای و جهانی است. دقت مجموعه داده‌ها احتمالاً با داده‌های ژئودزیکی جدید از مأموریت گرانشی GOCE بیشتر بهبود می‌یابد، در حالی که تداوم آن باید توسط ماموریت‌های ارتفاع‌سنجی با دقت بالا در آینده، مانند Sentinel 3، Cryosat-2، و سری Jason تضمین شود.

نسبت دادن دلایل افزایش سطح دریا به ذوب یخچال‌ها، لایه‌های یخ یا انبساط حرارتی یک چالش بزرگ برای جامعه تحقیقاتی است. به طور خاص، ذوب شدن ورقه های یخ بزرگترین خطر بالقوه افزایش سطح جهانی دریاها را ایجاد می کند (به عنوان مثال، تا 7 متر برای صفحه یخی گرینلند). با این حال، علیرغم حجم وسیعی از مطالعات علمی مبتنی بر هر دو مدل و مشاهدات، ابهامات عمده ای در مورد تعادل جرم ورقه یخ وجود دارد. به طور خاص، سه روش مختلف اندازه‌گیری مستقل از فضایی وجود دارد که از تعادل جرم ورقه یخ پشتیبانی می‌کند، از جمله (i) ارتفاع‌سنجی اندازه‌گیری تغییر حجم یخ. (2) تداخل سنجی راداری برای اندازه گیری رانش یخ و زایش کوه یخ و (iii) اندازه گیری وزن سنجی تغییرات در جرم زمین. با این حال، این تکنیک‌های مختلف به دلیل ناسازگاری در نمونه‌گیری مکانی و زمانی و محدودیت‌های خود تکنیک منجر به نتایج متفاوتی می‌شوند. برای پرداختن به این موضوع، ESA با همکاری ناسا تمرین مقایسه بین توازن جرم ورق یخ (IMBIE) را راه‌اندازی کرده است که هدف آن درک بهتر و آشتی دادن اختلافات بین تکنیک‌های مختلف اندازه‌گیری با مقایسه آنها در یک دوره مشاهده مشترک در سال 2003 است. –2008. IMBIE 47 شرکت کننده از بیش از 27 آزمایشگاه بین المللی را گرد هم آورد تا اندازه گیری بیش از 10 ماهواره را بررسی کند. این مطالعه نشان داد که وقتی دامنه‌ها با هم مطابقت دارند، تکنیک‌ها با هم مطابقت دارند و مکمل هم هستند، که به افزایش کل سطح دریا 11.1 میلی‌متر در 3 اشاره می‌کند. خطای 8 میلی متری (حدود 20 درصد از کل افزایش سطح دریا) ناشی از ذوب گرینلند (حدود 2/3) و قطب جنوب (حدود 1/3) از سال 1992، با شتاب اخیر در نرخ ذوب. این داده‌ها بینش منحصربه‌فردی را در مورد توازن توده لایه‌های یخی و بودجه گسترده‌تر سطح دریا فراهم کرده‌اند.

شکل 2. روند جهانی میانگین سطح دریا (بر حسب سانتی متر) که از یک سری ارتفاع سنج در ماهواره های مختلف بدست می آید. مشاهدات پایدار برای درک فرآیندهایی که می تواند منجر به روندهای بلندمدت در سیستم زمین شود و تمایز قائل شدن بین روندهای بلندمدت ناشی از فعالیت های انسانی و تنوع طبیعی کوتاه مدت ضروری است (به عنوان مثال، ال نینو، لا نینا). مشاهدات پایدار همچنین برای تبدیل پیشرفت های علمی به خدمات پایدار به نفع جامعه حیاتی است. CNES/ESA/LEGOS/CLS/PPM.

این داده‌ها و تکامل فن‌آوری‌ها، مانند جذب داده‌ها و تخمین وضعیت اقیانوس، اکنون به نقطه‌ای رسیده‌اند که تخمین‌ها از وضعیت اقیانوس جهانی و تکامل آن – که به عنوان اقیانوس‌شناسی عملیاتی نامیده می‌شود – به طور معمول به دست می‌آیند و راه را برای نسل جدیدی از اقیانوس‌ها هموار می‌کنند. خدمات دریایی

3. داده های رصد زمین برای خدمات آب و هوا

تقاضا برای خدمات آب و هوایی به سرعت در حال رشد است. بسیاری از بخش‌های دولتی و خصوصی، از جمله بیمه، کشاورزی، بهداشت، انرژی و حمل‌ونقل، به طور فزاینده‌ای به اطلاعاتی در مورد خطرات اقلیمی خاصی که با آن مواجه هستند، نیاز دارند تا بتوانند برنامه‌های استراتژیک، سرمایه‌گذاری‌ها و تصمیم‌های سیاستی خود را هدایت کنند.

چارچوب جهانی برای خدمات آب و هوایی (GFCS) که در سال 2009 در طی سومین کنفرانس جهانی آب و هوا ایجاد شد، مشاهدات و نظارت را به عنوان یک ستون اساسی خدمات آب و هوایی، همراه با تحقیق، مدل‌سازی، پیش‌بینی، سیستم اطلاعات خدمات، رابط کاربری و ظرفیت‌سازی تأیید می‌کند [ 10 ] ].

یکی از چالش های کلیدی خدمات آب و هوا تبدیل داده های خام آب و هوا به اطلاعات «عملی» است که برای کاربران نهایی مفید تلقی می شود. چنین فرآیند تبدیل داده به اطلاعات کار ساده ای نیست و ذاتاً به نوع برنامه ها و بخش های هدف بستگی دارد. موانع و چالش‌های زیادی هنوز برای ارزشمند کردن این تبدیل وجود دارد (مثلاً عدم آگاهی کاربر از قابلیت‌های موجود، درک ضعیف نیازها و الزامات واقعی کاربر توسط ارائه‌دهندگان داده). ارائه اطلاعات مناسب اغلب مستلزم ادغام داده‌های EO با انواع دیگر داده‌ها، به عنوان مثال، از مدل‌ها (به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل مجدد، پیش‌بینی آب و هوا)، در محل است.شبکه های رصدی (به هر حال برای اعتبارسنجی داده های ماهواره ای مورد نیاز است)، شاخص های اجتماعی-اقتصادی و دانش محلی. برای مثال، شرکت‌های انرژی باید اطلاعات آب و هوا را با پیش‌بینی‌های تقاضای انرژی برای پیش‌بینی دقیق تقاضای بار و بهبود برنامه‌ریزی عرضه انرژی ادغام کنند. چالش دیگر این است که از طریق “آخرین مایل” به کاربران نهایی پل بزنید. این اغلب مستلزم ادغام یکپارچه اطلاعات آب و هوا در نرم افزار کاربر و سیستم تصمیم گیری و احتمالاً راه های جدید تحویل مانند دستگاه های تلفن همراه است.

خدمات آب و هوا نیز الزامات بسیار چالش برانگیزی را ارائه می دهد که ذاتی ماهیت اقلیمی آنها است، مربوط به مشخصه عدم قطعیت، قابلیت ردیابی (به عنوان مثال، اسناد، پردازش)، صلاحیت دقت و یکپارچگی اطلاعات، و پیچیدگی دریافت اطلاعات خطر احتمالی.

خدمات آب و هوا نیز در مورد پیش بینی ( به عنوان مثال ، پیش بینی) و پیش بینی ( به عنوان مثال، سناریوها). امروزه، به لطف پیشرفت سریع در مشاهده فناوری، مدل‌سازی آب و هوای همراه، تکنیک‌های همسان سازی داده‌ها و قدرت محاسباتی، دانشمندان آب و هوا قادرند تغییرات فصلی تا دهه‌ای آب و هوا را با سطحی از مهارت پیش‌بینی کنند. آنها همچنین از شبیه‌سازی‌های آب و هوایی بلندمدت برای توسعه پیش‌بینی‌هایی درباره آینده، مانند شبیه‌سازی‌های پروژه مقایسه مدل جفت شده (CMIP) استفاده می‌کنند. در این زمینه، مشاهده برای مقداردهی اولیه، اعتبارسنجی و محدود کردن شبیه‌سازی‌های مدل، پیچیده‌تر می‌شود (مثلاً نشان دادن/پارامترسازی فرآیندهای بیشتر) و عملکرد در وضوح بالاتر (مثلاً مدل‌های اقیانوسی با حل گرداب) و مقیاس منطقه‌ای (مثلاً، CORDEX).

اروپا در حال حاضر در توسعه خدمات آب و هوایی با ظهور اخیر سرویس تغییر اقلیم کوپرنیک اروپا (C3S) که توسط کمیسیون اروپا در چارچوب طرح کوپرنیک حمایت می شود، بسیار فعال است. C3S مدیریت شده توسط ECMWF شامل عناصری مانند تولید CDR ها، توسعه تجزیه و تحلیل مجدد آب و هوای طولانی مدت، ارزیابی وضعیت آب و هوا و پیش بینی تغییرات آن، و توزیع گسترده داده ها در جامعه از طریق یک فروشگاه داده های آب و هوایی برای تحریک تحقیقات و بازار خدمات.

ارزش اطلاعات خدمات آب و هوا بسیار زیاد است و گاهی چندین برابر بیشتر از سرمایه گذاری در سیستم مشاهده است. به عنوان مثال، هزینه سالانه فعلی واکنش به بلایای طبیعی حدود 6 میلیارد دلار است و این پیش‌بینی نشان می‌دهد که این هزینه می‌تواند تا سال 2050 به 1 تریلیون دلار در سال افزایش یابد [ 11 ].

کمی کردن این خطرات به نفع بسیاری از بخش‌های صنعتی کلیدی متاثر از تغییرات آب و هوایی از جمله سلامت، تامین آب و فاضلاب، انرژی، حمل‌ونقل، صنعت، بیمه، معدن، ساخت‌وساز، تجارت، گردشگری، کشاورزی، جنگل‌داری و شیلات خواهد بود. مزایای عمده اجتماعی-اقتصادی این مزایا احتمالاً تقاضای زیادی را برای خدمات ایجاد می کند و بازار گسترده ای را برای ارائه خدمات سفارشی با ارزش افزوده بالا به کاربران مختلف باز می کند.

در بخش بعدی، چند نمونه محدود از خدمات اطلاعاتی مبتنی بر EO که از سازگاری و کاهش تغییرات آب و هوایی حمایت می‌کنند، با تمرکز بر موضوعات کلیدی مانند امنیت غذایی، انرژی و توسعه شهری بحث می‌کنیم. اینها عناصر پیش نشانگر یک رویکرد ریسک یکپارچه گسترده تر و پیچیده تر برای تغییرات آب و هوا هستند [ 12 ، 13 ].

3.1. آب و هوا-کشاورزی هوشمند

کشاورزان اکنون با چالش‌ها و فشارهای بی‌سابقه‌ای برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده جهانی برای غذا (مثلاً محصولات زراعی برای غذا و دام) و انرژی (مثلاً تقاضای سوخت زیستی) مواجه هستند، در حالی که بیشتر زمین‌های حاصلخیز محدود موجود در کره زمین در حال حاضر برای استفاده فشرده استفاده می‌شوند. بهره وری کشاورزی برآورده ساختن این نیازها منجر به تأثیرات عظیمی بر پیوند غذای آب-انرژی می شود، زیرا انتظار می رود تولید جهانی غذا تا 35 درصد، آب تا 40 درصد و انرژی 50 درصد تا سال 2030 افزایش یابد [ 14 ]. در همین حال، امروز یک میلیارد نفر به طور مزمن گرسنه هستند.

علاوه بر آن، تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی، به دلیل افزایش فراوانی و بزرگی رویدادهای شدید (مانند سیل/خشکسالی) بر تولیدات کشاورزی و منابع آب فشار بیشتری ایجاد می‌کند (به عنوان مثال، 70 درصد از آب شیرین برای کشاورزی استفاده می‌شود). یا تغییرات در شرایط محیطی (به عنوان مثال، گلدهی زودرس در گیاهان خاص، انتشار عوامل بیماری زا و آفات). چنین رویدادهای شدید در دنیای گرم تر محتمل تر است و افرادی که در شرایط زندگی در حال حاضر آسیب پذیر هستند بیشترین ضربه را خواهند دید.

یکی دیگر از تأثیرات آب و هوا تأثیر آن بر قیمت مواد غذایی در بازار و جهش های مکرر است. به ویژه، رویدادهای شدید آب و هوایی مانند سیل و خشکسالی، می تواند نوسانات قابل توجهی را در بازار محصولات ایجاد کند و در نتیجه به طور ناگهانی چندین میلیون نفر را در فقر قرار دهد. در نتیجه، خطر ناآرامی اجتماعی در حال افزایش است. به عنوان مثال، در مناطقی که تولید غلات داخلی کافی ندارند، و بنابراین به واردات وابسته هستند، با افزایش قیمت غلات، مشکل به سرعت تشدید می شود. به عنوان مثال، اعتراضات غذایی در سال های 2007 تا 2008 در تونس و مصر، از جمله عوامل مهم بهار عربی در نظر گرفته می شود. این موضوع از نوسانات بازار محصولات، G20 را به راه اندازی پلت فرم بین سازمانی سیستم اطلاعات بازار کشاورزی (AMIS) سوق داده است.

همه این چالش‌های به هم پیوسته امنیت غذایی در قلب کشاورزی هوشمند اقلیمی (CSA) قرار دارد که هدف آن توسعه استراتژی‌های کشاورزی دقیق برای به حداکثر رساندن تولید کشاورزی در عین به حداقل رساندن تأثیر بر محیط‌زیست و آبیاری (به عنوان مثال، قطرات کمتر به ازای هر محصول) در شرایط آب و هوایی است. فشار. یک مثال خوب، توسعه سریع طرح های نوآورانه بیمه خرد برای محافظت از کشاورزان کوچک آفریقا در برابر نوسانات آب و هوایی است [ 15 ].

EO می تواند نقش مهمی در اینجا ایفا کند. ابتکار نظارت جهانی کشاورزی (GEO-GLAM) با هدف هماهنگ کردن سیستم‌های رصد نظارت ماهواره‌ای در مناطق مختلف جهان به منظور افزایش پیش‌بینی‌های تولید محصول و داده‌های پیش‌بینی آب و هوا انجام می‌شود. در این چارچوب، GEO-GLAM یک قابلیت نظارت جهانی محصول منحصر به فرد را توسعه داده است، که به کاربران یک ارزیابی اجماع چندمنبعی از چهار نوع محصول اولیه (گندم، ذرت، برنج و سویا) در حمایت از فعالیت های نظارت بر بازار AMIS ارائه می دهد. یک مثال نظارت بر برنج در آسیا است ( شکل 3رادار تصویربرداری Sentinel-1 امکان ارزیابی سریع و مستمر وضعیت تولید برنج و سیلاب های مرتبط را فراهم می کند. نظارت جهانی بر محصولات توسط منابع مختلف EO یک واحد کلیدی برای یک سیستم مدیریت ریسک یکپارچه گسترده تر برای CSA و امنیت غذایی است. در این زمینه، Sentinel-2 یک نمای جهانی و سیستماتیک منحصر به فرد از پوشش گیاهی زمین ما با وضوح بی سابقه 10 متر ارائه می دهد.

همگرایی داده های آب و هوای باز با پیشرفت های سریع در فناوری های دیجیتال (به عنوان مثال، ابر، اینترنت، تلفن های همراه) احتمالاً منجر به نوآوری های جدید در خدمات آب و هوا برای کشاورزی و سایر بخش ها می شود.

شکل 3. نقشه پوشش زمین در دلتای رودخانه مکونگ (ویتنام) برای فصل برنج بهار-تابستان 2015 برگرفته از داده های Sentinel-1A (حالت IWS). نقشه پوشش زمین با وضوح 20 متر شامل تولید برنج (قرمز)، غیر برنج (سبز) (به عنوان مثال، سایر انواع کاربری اراضی مانند درختان، باغ ها و سایر محصولات)، آب (آبی) (شامل دریا، رودخانه) است. ، آبزی پروری) و خارج از دلتای مکونگ (خاکستری). کل سطح کاشت برنج در این فصل برنج تا 21 ژوئیه 2015 2.14 میلیون هکتار برآورد می شود. داده های Copernicus Sentinel (2015)/ESA/CESBIO/STAC/VAST/Asia-RICE/DUE.

3.2. ارزیابی منابع انرژی تجدیدپذیر

انرژی بادی یکی از سریع ترین رشدها را در کل صنعت انرژی های تجدیدپذیر تجربه می کند. موفقیت مالی مزارع بادی به شدت به منابع بادی موجود در طول عمر نیروگاه (بنابراین درآمد) وابسته است، اما همچنین به سایر عوامل مؤثر بر سرمایه گذاری اولیه مانند تأثیر بر محیط زیست، دسترسی به توربین ها برای نگهداری و اتصال به شبکه شبکه برای توزیع (از این رو هزینه). کمی کردن این عوامل برای انجام مطالعات امکان سنجی فنی و مالی سایت های آینده نگر و همچنین برای تضمین سرمایه گذاری بلندمدت بسیار مهم است.

روش سنتی برای ارزیابی بازده انرژی بالقوه یک مزرعه بادی آینده نگر با استفاده از داده های یک دکل هواشناسی است که از نظر نصب و نگهداری بسیار گران است. اگرچه این روش بسیار دقیق است، اما تنها می‌تواند داده‌های اندازه‌گیری نقطه‌ای را برای یک دوره زمانی کوتاه (معمولاً یک سال) ارائه دهد، در حالی که میدان باد به طور کلی از نظر مکان و زمان بسیار متغیر است. این موضوع بیشتر برای مزارع دریایی تشدید می‌شود، زیرا مقدار باد فراساحلی گاهی اوقات از اندازه‌گیری‌های روی ساحل تخمین زده می‌شود. بنابراین استفاده از داده‌های محلی می‌تواند مسئله‌ای برای ارزیابی مؤثر «بانک‌پذیری» مزارع آینده باشد.

در مقابل، ماهواره ها می توانند باد را به روش همدیدی اندازه گیری کنند، اما فقط از طریق حسگرهای فعال مانند پراکندگی سنج، ارتفاع سنج، و رادار دیافراگم مصنوعی (SAR). بنابراین داده‌های EO یک نمای جامع‌تر و تفکیک‌شده‌تر فضایی از اقلیم‌شناسی باد اقیانوس و کل توزیع احتمال ارائه می‌دهد ( شکل 4 ). نسل جدید الگوریتم‌ها اکنون می‌توانند اطلاعات بیشتری در مورد اندازه و جهت باد از سیگنال داپلر رادار استخراج کنند.

ماموریت‌های رادار EO مانند Sentinel-1 می‌توانند اطلاعاتی را در مورد در دسترس بودن باد ساحلی، وضعیت اقیانوس (به عنوان مثال، باد/موج شرایط برخورد اقیانوس)، و زمین (به عنوان مثال، ناهمواری، پوشش گیاهی) به کاربران ارائه دهند. این مأموریت‌ها اکنون تداوم چنین جریان‌های داده‌ای را برای چندین دهه، با زمان بازبینی مجدد چند روزه در اروپا و مناطق قطبی تضمین می‌کنند. این اطلاعات برای کمک به تصمیم گیری در مورد عملکرد و در دسترس بودن توربین های بادی حیاتی خواهد بود.

سایر ماموریت های عملیاتی کاربر محور، مانند خانواده Meteosat در مدار زمین ثابت، اطلاعات زیادی را در مورد در دسترس بودن منابع طبیعی از جمله انواع منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی ارائه می دهند. برای مثال، ماهواره‌های Meteosat نسل دوم (MSG) نقشه‌های جهانی از تابش را با وضوح تا 1 کیلومتر در هر 15 دقیقه ارائه می‌دهند. با ترکیب نقشه‌های تابش مبتنی بر EO با سایر محصولات EO، مانند مدل دیجیتال ارتفاع و نقشه‌های پوشش ابر و ذرات معلق در هوا، می‌توان بازده انرژی خورشیدی مورد انتظار از یک نیروگاه انرژی خورشیدی را تخمین زد. توانایی بازگشت به گذشته در آرشیو داده‌های Meteosat – که چندین دهه را در بر می‌گیرد – سری‌های زمانی بلندمدت و آمار تابش مستقیم / پراکنده خورشیدی را همراه با شرایط ابری لازم برای تعیین کمیت منابع خورشیدی ارائه می‌کند. این اطلاعات اساس مجموعه ای از خدمات آب و هوایی را تشکیل می دهد که از مدیران انرژی خورشیدی در مکان یابی، طراحی و ارزیابی عملکرد نیروگاه های خورشیدی، مانند خدمات پایین دستی کوپرنیک توسعه یافته، پشتیبانی می کند. نسل آینده ماموریت های هواشناسی مانند Meteosat Third Generation (MTG) که در این دهه راه اندازی می شود، این خدمات را با ارائه قابلیت نمونه برداری پیشرفته در فضا، زمان و محدوده طیفی به تصمیم گیرندگان بهبود خواهد بخشید.

شکل 4. محصول باد ساحلی در اطراف دانمارک مشتق شده از Sentinel 1-A (حالت IWS، قطبش VV) به دست آمده در 19 ژوئیه 2015. داده های Copernicus Sentinel (2015)/ESA/CLS.

4. نتیجه گیری

گزارش اخیر خطرات جهانی مجمع جهانی اقتصاد [ 16 ] تغییرات اقلیمی، تامین آب و بحران های کمبود غذا را به عنوان سه مورد از پنج خطر اصلی از نظر تأثیر جهانی و احتمال تعیین شده توسط بیش از 500 متخصص از صنعت، دولت، دانشگاه و … فهرست کرده است. جامعه مدنی.

توانایی جامعه ما برای مدیریت این خطرات، سازگاری و انعطاف پذیری بیشتر، تا حد زیادی به ظرفیت ما برای نظارت، درک و پیش بینی وضعیت محیط و تأثیر فعالیت های انسانی بستگی دارد. در حالی که تأثیر ما بر آب و هوا و منابع آب، غذا و انرژی اغلب به طور جداگانه از نظر مدیریت ریسک مورد بررسی قرار گرفته است، آنها در واقع جنبه های مختلف اما به طور جدایی ناپذیر ریسک ناشی از انسان را برای جامعه ما نشان می دهند. بنابراین، نوع جدیدی از تفکر یکپارچه “پیوند” برای رسیدگی به مشکلات آب و هوایی به منظور ادغام چندین ریسک مرتبط در یک چارچوب مدیریت ریسک یکپارچه مورد نیاز است.

مشاهدات پایه و اساس چنین رویکرد مدیریت ریسک یکپارچه ای را فراهم می کند. به طور خاص، ماهواره‌های EO که صدها کیلومتر بالاتر از سیاره زمین می‌چرخند، می‌توانند نقشی کلیدی در اینجا ایفا کنند، زیرا دیدگاه ما را از سیستم آب و هوایی از مقیاس محلی به مقیاس جهانی «بزرگ‌تر» می‌کنند و جهانی و یکنواخت را ارائه می‌کنند ( یعنی با یک سازگاری). مجموعه ای از ابزارها) و اندازه گیری تکراری (مثلاً با نرخ بازدید مجدد نسبتاً بالا) ECV های مورد نیاز برای کمی سازی بهتر ریسک ها.

این نقش منحصربه‌فرد EO احتمالاً با نسل جدید مأموریت‌های ماهواره‌ای که قابلیت‌های طیفی، زمانی و مکانی پیشرفته‌تری را ارائه می‌کنند، مجموعه‌های داده باز، جهانی، کنترل‌شده با کیفیت و چند متغیره (همراه با اندازه‌گیری عدم قطعیت آنها) مورد نیاز، رشد قابل‌توجهی خواهد داشت. برای رسیدگی به برخی از خطرات مرتبط با آب و هوا. به طور خاص، در دسترس بودن ماموریت‌ها و خدمات عملیاتی کوپرنیک از طریق مأموریت‌های سنتینل تحت ابتکار کوپرنیک اروپایی و هدایت یک خط مشی داده‌های کامل و باز بهبود می‌یابد. ظهور سرویس تغییر اقلیم کوپرنیک همچنین احتمالاً نویدبخش عصر جدیدی از خدمات جهانی و به موقع اطلاعات زیست محیطی خواهد بود، در نتیجه علم جدید و کاربردهای جدید را در بازار گسترده ای ایجاد می کند.

چالش اینجا این است که این انقلاب داده جدید برای بهبود زندگی مردم مفید باشد. این چالش با یک فرصت بزرگ برای بهبود تاب آوری جامعه ما همراه است. پاسخگویی به این چالش مستلزم گفت‌وگوی نزدیک بین ذینفعان مختلف، و به‌ویژه ارائه‌دهندگان و کاربران اطلاعات آب و هوا، برای توسعه یک رویکرد مدیریت یکپارچه ریسک آب و هوا و طراحی مشترک راه‌حل‌های فنی و خط‌مشی مرتبط است.

منابع

دابز، آر. اوپنهایم، جی. تامپسون، اف. برینکمن، ام. زورنس، ام. انقلاب منابع: برآورده کردن نیازهای جهان به انرژی، مواد، غذا و آب . McKinsey & Company: لندن، بریتانیا، 2011. [ Google Scholar ]
Crutzen، PJ زمین شناسی بشریت: آنتروپوسن. Nature 2002 , 415 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
IPCC تغییر آب و هوا 2014: کاهش تغییرات آب و هوا. در کمک گروه کاری III به پنجمین گزارش ارزیابی هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوا ؛ Denhofer، O.، Pichs-Madruga، R.، Sokona، Y.، Minx، JC، فراهانی، E.، Kadner، S.، Seyboth، K.، Adler، A.، Baum، I.، Brunner، S. ، و همکاران ، ویرایش. انتشارات دانشگاه کمبریج: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2014. [ Google Scholar ]
IPCC مدیریت خطرات رویدادهای شدید و بلایا برای پیشبرد سازگاری با تغییرات اقلیمی. در گزارش ویژه گروه های کاری اول و دوم هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی . فیلد، سی بی، باروس، وی، استوکر، تی اف، کوین، دی، داکن، دی جی، ابی، کی‌ال، ماستراندریا، MD، ماخ، کی‌جی، پلاتنر، جی‌کی، آلن، اس‌کی، تیگنور، ام.، میدگلی، پی‌ام ، و همکاران ، ویرایش. انتشارات دانشگاه کمبریج: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2012. [ Google Scholar ]
گروه بانک جهانی گرما را کم کنید: چرا باید از یک جهان 4 درجه گرمتر اجتناب کرد. گروه بانک جهانی: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 2012. [ Google Scholar ]
گروه بانک جهانی گرما را کم کنید: شرایط شدید آب و هوایی، تأثیرات منطقه‌ای، و موردی برای تاب‌آوری . گروه بانک جهانی: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 2013. [ Google Scholar ]
سازمان ملل. جاده ای به سوی کرامت تا سال 2030: پایان دادن به فقر، دگرگونی همه زندگی ها و حفاظت از سیاره. سازمان ملل: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2030. [ Google Scholar ]
گروه مشاوره تخصصی مستقل در مورد انقلاب داده برای توسعه پایدار. جهانی که مهم است: بسیج انقلاب داده برای توسعه پایدار. در دسترس آنلاین: http://www.undatarevolution.org/wp-content/uploads/2014/11/A-World-That-Counts.pdf (دسترسی در 15 ژوئن 2015).
Merchant، CJ دریا دمای سطح در طول La Nina (اکتبر 1998). در دسترس آنلاین: http://figshare.com/articles/Sea_surface_temperature_during_La_Nina_October_1998_/1524132 (در 27 اوت 2015 قابل دسترسی است).
سازمان جهانی هواشناسی دانش اقلیمی برای اقدام: چارچوبی جهانی برای خدمات آب و هوایی: توانمندسازی آسیب پذیرترین افراد. سازمان جهانی هواشناسی: ژنو، سوئیس، 2011. [ Google Scholar ]
هالگات، اس. گرین، سی. نیکولز، RJ; Corfee-Morlot, J. تلفات سیل آینده در شهرهای بزرگ ساحلی. نات صعود تغییر 2013 ، 3 ، 802-806. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
راجرز، دی. Tsirkunov, V. Weather and Climate Resilience, Direction in Development ; گروه بانک جهانی: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 2013. [ Google Scholar ]
گروه بانک ورد. گزارش توسعه جهانی: ریسک و فرصت گروه بانک ورد: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 2014. [ Google Scholar ]
شورای اطلاعات ملی آمریکا روندهای جهانی 2030: جهان های جایگزین شورای اطلاعات ملی ایالات متحده: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 2013.
راه حل های اولیه غذایی برای آفریقا FESA Micro-Insurance: بیمه محصولات کشاورزی به هر کشاورز در آفریقا می رسد . EARS Earth Environment Monitoring: Delft، هلند، 2014. [ Google Scholar ]
مجمع جهانی اقتصاد گزارش ریسک جهانی مجمع جهانی اقتصاد: ژنو، سوئیس، 2015. [ Google Scholar ]

© 2015 توسط نویسندگان; دارنده مجوز MDPI، بازل، سوئیس. این مقاله یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط و ضوابط مجوز Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) توزیع شده است.

;کاربردهای GIS مقالات

درخواست مشاوره

09120049370

8 صبح تا 12 شب