https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2026/04/Not_your_normal_commute_card_medium.jpg随着海冰持续因气候危机消融，精确监测其消融程度的需求从未如此迫切。为应对这一挑战，欧洲航天局（ESA）正在开发三颗新的哥白尼卫星，每颗卫星采用不同但互补的技术来监测地球系统中这一脆弱的组成部分。为确保这些新卫星的数据精准无误，一支由坚毅科学家组成的国际团队目前正在北极海冰上冒着严寒作业，并借助空中平台开展关键原位测量。哥白尼扩展任务海冰实验聚焦三个即将开展的任务：哥白尼成像微波辐射计（CIMR）、哥白尼极地冰雪地形测高仪（CRISTAL）以及哥白尼欧洲L波段雷达观测系统（ROSE-L）。这是ESA为哥白尼计划（欧盟太空计划的地球观测部分）建造的六颗哥白尼哨兵扩展任务卫星中的三颗。这套新的六颗卫星任务采用不同观测技术，覆盖广泛应用场景，将响应欧盟政策优先事项及哥白尼用户需求的缺口，并扩展现有哨兵任务的能力。

建造最先进的卫星不能仅依靠科学研究,实验室实验或洁净室中的工程工作。它还需要实地考察活动,科学家和工程师在真实环境条件下测试卫星仪器的机载和地面版本,以验证测量技术,评估仪器性能并优化反演算法。这些实地考察为仪器设计与卫星在太空完美运行之间搭建了关键桥梁,即使新测量仪器基于已验证的传统任务。通过在实地收集观测数据,并将其与机载测量和现有卫星数据进行比较,研究人员可在发射前校准传感器、改进数据产品并降低不确定性。对于CIMR、CRISTAL和ROSE-L任务(它们以不同方式测量海冰特性及其他变量),这些基础工作尤为重要。

雪深、雪盐度、冰厚和表面粗糙度等特性均属于地球系统,且随气候危机在极地地区快速变化——而这些重要参数从太空进行精准测量仍具挑战。这就是为何来自卡尔加里大学、丹麦技术大学、阿尔弗雷德·韦格纳研究所、NASA和ESA等众多机构的科学家目前正在北极开展为期六周的哥白尼扩展任务海冰实验。通过在冰面和空中进行协同测量,各团队正在收集关键数据以改进CIMR、CRISTAL和ROSE-L的反演方法,并确保这些即将发射的重要卫星能对极地环境提供准确可靠的观测。

这种实地考察活动绝非适合胆小者——环境极端恶劣且多变。参与的坚毅科学家主要基地位于加拿大北极努纳武特地区的剑桥湾,他们必须前往海冰表面,直面严寒、强风和漫长白昼。必须在海冰上安装仪器,与上方飞行的飞机进行协同测量——在可能的情况下,这些飞机在ESA的CryoSat、哥白尼哨兵-3号和NASA的ICESat等卫星轨道下方飞行。此外,直升机被用于将团队和设备运送到更偏远的测量目标点。

ESA实验科学家塔尼娅·卡萨尔表示:”此次考察是一项重大工程,涉及大量敬业且目标明确的科学家。该项目建立在成功的’多学科北极气候研究漂移观测站'(MOSAiC)实验基础上,将框架调整为一个新的同样宏伟的目标。”此次实验聚焦于第一年形成的海冰,特别是雪层底部保留盐层的情况——这是一个影响微波散射、雪-冰相互作用和卫星反演效果的重要但观测不足的特征。与在漂移海冰上开展的MOSAiC实验不同,此次目标是在稳定的冰面环境中进行测量,避免冰运动干扰重复观测和受控实验。

因此,剑桥湾是理想地点,拥有代表性的第一年形成的海冰,且后勤保障便利。卡萨尔博士继续说道:”我们正在收集极其全面的测量数据,整合卫星过境期间的大量地面和机载观测。地面观测包括散射计测量、雪坑调查、磁强计剖面测量、雪微观笔剖面分析以及众多补充地球物理和雪特性分析技术。这些原位数据集与激光和雷达高度计、雪雷达及电磁系统的机载观测数据相结合,提供雪深、冰厚、表面粗糙度和地下结构的详细信息。”

至关重要的是,这些测量是在ESA的CryoSat、NASA的ICESat-2和哥白尼哨兵-3号等卫星的地面轨迹下方进行的,从而能直接对比实地观测、机载遥感和卫星反演结果。通过关联地面、飞机和太空的测量数据,此次考察活动正在帮助CIMR、CRISTAL和ROSE-L卫星在发射前优化性能,减少不确定性并增强对其将提供数据的信心。