NASA举办第三次ICESat-2应用研讨会，促进数据应用与合作

美国国家航空航天局 (NASA) 的冰、云和陆地高程卫星 2 号(ICESat-2) 于 2018 年 9 月 15 日发射，继续执行第一次 ICESat 任务，提供宝贵的全球测高数据。尽管 ICESat-2 的缩写是“冰”，但它的功能远不止测量冰 - 事实上，扩展的缩写暗示了这些更广泛的应用。从植被到内陆地表水再到水深测量，ICESat-2 已成为一项比最初计划更加多功能的任务，这在一定程度上要归功于研究科学家、科学团队 (ST) 和数据用户的聪明才智。

ICESat-2 是 NASA 首批开发应用程序计划的任务之一，该计划让科学家和科学数据的潜在用户都参与进来，以加速用户使用。在整个计划中，ICESat-2 向最终用户、利益相关者和决策者展示了地球观测数据的价值。ICESat-2 早期采用者 (EA；发布前) 计划，现为应用用户计划（发布后），旨在“促进应用研究，以提供关于如何扩展 ICESat-2 数据产品并将其集成到组织、政策、业务和管理活动中以改善决策工作的基本理解。”本文总结了通过全体会议、闪电演讲、应用用户小组和分组会议实现的研讨会目标。ICESat -2 应用程序页面包含有关ICESat-2 应用程序计划的更多信息。

动机和目标

为了满足应用程序计划的要求，ICESat-2 应用程序团队于 2024 年 6 月 3 日至 4 日在 NASA 戈达德太空飞行中心 (GSFC) 的混合环境中举办了第三次应用程序研讨会。共有 113 名参与者注册参加研讨会，代表多个政府机构，包括 NASA 中心、非营利组织和学术组织 - 见图2。大约 20 人亲自出席了研讨会，大多数人通过Webex平台在线参与。该研讨会提供了促进协作和鼓励尚未开发的应用程序概念化的空间。

应用研讨会的目标是：

1. 概述国家冰雪数据中心(NSIDC) 的任务状态、数据产品和支持服务；
2. 在应用用户、数据生产者和最终用户之间建立伙伴关系；
3. 与所有参与者、决策者和卫星运营商建立协同作用；
4. 确定 ICESat-2 的新潜在应用或产品；
5. 审查可用于提取 ICESat-2 数据的工具；以及
6. 了解应用用户、数据用户和最终用户面临的挑战，并找到解决方案。

本文的其余部分将总结会议的亮点。报告不是严格按时间顺序进行概述，而是围绕上面列出的会议目标进行组织。对更多细节感兴趣的读者可以在ICESat-2 研讨会网站上找到本摘要中提到的各个演讲的完整议程和幻灯片。

研讨会概述和结构

2024 年 ICESat-2 应用研讨会的议程旨在汇集最终用户，包括 ICESat-2 应用开发商、卫星运营商以及来自政府和非政府实体的决策者，讨论社区的现状和未来需求。

第一天上午，研讨会参与者参加了全体会议和 ICESat-2 数据工具演示。这些演示旨在对 ICESat-2 任务、数据、科学和应用进行广泛概述。下午的全体会议概述了地球科学行动计划并衡量了科学的影响。下午还包括参与者和应用用户小组的简短演讲。第二天包括全体会议和参与者的简短演讲。研讨会以专题分组会议结束，会议中预先设定了主题并发布报告，为参与者之间的直接互动创造了一个论坛。

目标 1：概述任务状态以及 NSIDC 的当前数据产品和支持服务。

为了实现第一次会议的目标，研讨会包括由 ICESat-2 团队成员就 ICESat-2 任务及其数据产品的状态所做的一系列概述演讲，以及对NASA 应用科学计划的回顾。

Aimee Neeley [NASA 戈达德太空飞行中心 (GSFC)/科学系统与应用公司 (SSAI)— ICESat-2 任务应用负责人] 和Molly Brown [GSFC/马里兰大学— ICESat-2 任务应用科学家] 担任此次活动的共同主持人。Neeley 在第一天简要概述了研讨会目标、后勤工作和议程。第二天，她简要概述了当天的议程并开放了提问环节。

托马斯·诺伊曼（GSFC— ICESat-2 项目科学家兼地球科学部副主任）概述了 ICESat-2 测量概念，其中包括 GPS 定位、指向角、测高测量和地面处理活动。他接着概述了先进地形激光测高系统(ATLAS) 仪器、激光器的波长和空间分辨率以及分布式数据产品。诺伊曼介绍了任务前景，预计寿命将持续到 2035 年 12 月。

Walter Meier [科罗拉多大学博尔德分校 (UC, Boulder) — NSIDC DAAC 科学家] 概述了 ICESat-2 数据工具和服务。他向观众介绍了 ICESat-2数据网站，以及所有工具和服务的指导手册。Meier 概述了 ICESat-2 标准数据产品 – 见图3。大多数产品的延迟约为 45 天，而快速查看数据集的延迟约为 3 天。未来的数据集包括 ATL24 和 ATL25 以及 ATL03、ATL20 和 ATL25 的快速查看数据集。接下来，他介绍了网络研讨会和教程、访问工具以及针对不同用户和工作流程的定制服务，包括Earthaccess和NSIDC 网站中的图形用户界面和编程工具。

Helen Amanda Fricker [加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所 — ICESat-2 ST 负责人和教授] 概述了 ST 成员和 ST 目标。Fricker 表示，ST 目标是：1) 在团队、项目科学办公室和 NASA 总部之间提供协调；2) 利用科学讲座、海报和社交活动促进 ST 内部和跨学科的合作；3) 通过出版物、新闻稿、白皮书、开放科学和与其他任务的协同作用，保持 ICESat-2 任务的知名度。接下来，Fricker 分享了可以在 ICESat-2网站上找到的 ST 成员列表。最后，她概述了Lori Magruder [德克萨斯大学奥斯汀分校] 及其合著者在《自然评论》上发表的最新出版物。

Stephanie Schollaert Uz [NASA GSFC-应用科学经理] 概述了 NASA 应用科学计划，包括目前正在监测地球系统的 NASA 地球科学卫星任务。NASA 应用科学计划“应对我们地球家园面临的挑战，在这些领域，地球科学信息可以满足我们时代的迫切需求。”地球科学数据产品用于“为管理、政策和商业方面的决策和行动提供信息”。Uz 提供了使用地球科学数据的应用示例，包括经济活动、主动火灾测绘、粮食安全和监测空气质量。

Molly E. Brown [马里兰大学 — ICESat-2 任务应用科学家] 在演讲开始时对本次研讨会背景下的应用一词进行了定义，其中包括“在决策活动中以创新方式使用任务数据产品以造福社会”。Brown 表示，ICESat-2 任务应用程序“致力于将我们的数据产品应用到可以帮助制定造福公众的政策或决策的领域”。最终用户包括私营部门、学术界和政府机构。Brown 介绍了该计划的优势以及将 ICESat-2 扩展到新社区的策略 - 见图5。Brown最后概述了最近的出版物和新的研究成果，以评估 ICESat-2 数据的影响。

Mike Jasinski [NASA GSFC，水文科学实验室 -科学助理主任] 概述了 ICESat-2 内陆水域标准和快速查看数据产品 ATL13QL 和 ATL22QL。ICESat-2 每年覆盖约一百万个湖泊。Jasinski 还列出了水资源决策支持的应用领域，包括河流海拔和流量、湖泊和水库水平衡和管理以及地表水和海洋地形(SWOT) 数据的验证。他提供了每种数据产品和快速查看产品的指标以及 ATL13 和 ATL22 数据产品的优缺点。

Mary D. Ari [疾病控制与预防中心，科学办公室 — 科学高级顾问] 概述了科学影响框架(SIF)。Ari 解释说，我们的合作伙伴和公众需要“证据来支持实践、政策或决策、对公共发现负责，以及研究重点来倡导研究优先权”。一个主要目标是将研究发现转化为实践或行动。接下来，她介绍了可以衡量影响力的方法，包括文献计量学（定量）和价值（定性）。Ari 进一步解释了科学影响框架(SIF)，其中包括五个科学影响领域：传播科学、提高认识、催化行动、影响变革和塑造未来。

Woody Turner  [NASA 总部— ICESat-2 项目应用负责人] 概述了 NASA 的地球科学行动战略。Turner 解释说，NASA 的地球科学行动战略是地球科学部门 2024-2034 战略计划不可或缺的一部分。总体战略有两个目标：1) 观察、监测和了解地球系统；2) 提供可靠的信息以推动地球复原活动。他还总结了这一新地球行动模式的“三大支柱”：1) 以用户为中心；2) 在研究、技术、飞行、数据和地球行动要素之间架起桥梁；3) 扩大现有努力，将 NASA 数据交到最终用户手中。最后，Turner 列出了 NASA 的核心价值观，包括安全、诚信、包容、团队合作、卓越、可信、创新和协作。

目标 2： 审查可用于为多元化社区提取 ICESat-2 数据的工具。

为了实现这一目标，会议包括一系列演示，每位发言人介绍了用于下载和分析 ICESat-2 数据的不同工具。

Jessica Scheick [新罕布什尔大学] 概述了一组名为icepyx的 Python 工具，可用于获取和处理 ICESat-2 数据。开发icepyx的 Scheick 描述了这些工具如何应对 I​​CESat-2 数据的挑战。最后，她对icepyx进行了现场演示。

泰勒·萨特利[华盛顿大学应用物理实验室] 现场演示了Sliderule，这是一个 ICESat-2 插件模块，它使用应用程序编程接口 (API)“根据一组选择请求的地理和时间范围的光子输入参数，查询一组 ATL03 输入颗粒的光子高度和位置。”

Joanna D. Millstein [科罗拉多矿业学院] 概述了CryoCloud，它是“与2i2c合作为 NASA 冰冻圈社区构建的JupyterHub ”。CryoCloud 的目标是创建一个“简单且经济高效的托管云环境，用于培训和过渡新用户到云工作流程并确定社区最佳实践”。CryoCloud可以“更快地处理数据，最大限度地减少下载并使科学民主化”。CryoCloud GitHub提供对Slack频道、培训和教程以及社区办公时间的访问。 

Mikala Beig [加州大学博尔德分校— NSIDC 用户服务] 概述了OpenAltimetry，这是一个可视化和下载 ICESat 和 ICESat-2 表面高程数据的平台。OpenAltimetry的开发旨在缓解研究人员面临的挑战，包括下载和处理大量数据所需的“陡峭的学习曲线和对计算资源的大量需求”。OpenAltimetry 的优势包括促进用户参与、降低可视化数据的技术障碍以及允许更深入的数据探索。最后，Beig 向观众演示了该平台。

为了实现这两个会议目标，研讨会组织者安排了一轮闪电演讲，其中一系列演讲者就他们的研究或活动进行了五分钟的演讲。演讲内容如下。读者可以在线找到正式的演讲标题和其他信息。还有一个应用用户小组和一个分组会议，以促进参与者之间的协同作用并确定新的应用。

Younghyun Koo [利哈伊大学/环境科学合作研究所 (CIRES)] 描述了一种使用 ICESat-2 ATL10 数据产品过滤陆地冰（或“固定”在海岸线上的海冰）的方法，以便准确检查热力学和动态海冰特征

Chandana Gangodagamage [ OeilSat —首席研究员] 介绍了该公司为水资源管理和其他需要河流水深数据的水相关应用而追踪刚果河淡水的努力。

Daniel Scherer [德国慕尼黑工业大学 (TUM)] 概述了ICESat-2 河流表面坡度 (IRIS) ，这是一个全球范围的水面坡度数据集，提供了 ICESat-2 观测的平均和极端水坡度。数据可以从Zenodo下载。

Louise Croneborg-Jones [ Water In Sight —首席执行官] 介绍了她的公司利用卫星数据和移动及云技术对马拉维的河流和降雨观测进行大规模数字化的努力。Water In Sight 强调让当地社区参与监测水资源，以增加水位观测，从而保护水资源。

拉文德拉·杜杜[范德比尔特大学] 概述了一个名为“南极冰架崩解和稳定性建模”（MAGICS）的项目，该项目涉及使用计算、数据和机器学习来绘制南极洲冰架的裂缝和裂隙结构，以更好地了解崩解事件。

Shawn Serbin [GSFC] 讨论了使用 ICESat-2 和其他地球观测平台（包括全球生态系统动态调查 (GEDI)、土壤湿度主动被动 (SMAP) 和中分辨率成像光谱仪 (MODIS)）的协调地面产品进行陆地生态系统碳循环再分析和北美及全球的近期迭代预测。

Wengi Ni-Meister [纽约城市大学亨特学院 - ICESat-2 早期采用者] 总结了从 ICESat-2 数据中检索冠层和背景反射率比率的努力，并将其用于检索北方森林的植被覆盖和积雪分布。

Morgaine McKibben [戈达德航天中心——浮游生物、气溶胶、云、海洋生态系统(PACE) 应用负责人] 概述了 NASA 的 PACE 任务，并提出了 ICESat-2 和 PACE 之间可能存在的协同作用，旨在为进一步讨论两个任务之间的合作打开大门。（要了解有关 PACE 计划应用的更多信息，请参阅《  准备发射和评估用户准备情况：2023 年 PACE 应用研讨会》。（也发表在《地球观察家》上，2023 年 11 月至 12 月，35: 6，25-32。）

安东尼·坎贝尔（Anthony Campbell） [戈达德太空飞行中心 / 马里兰大学巴尔的摩分校] 讨论了他的团队利用 ICESat-2 数据监测沿海湿地迁移变化（包括沿海海拔和冠层高度）的研究。

Brian A Campbell [NASA 瓦洛普斯飞行设施 (WFF) - ICESat-2 任务教育负责人] 介绍了全球学习和观察造福环境(GLOBE) 计划的公民科学家网络，他们使用 GLOBE Observer 应用程序收集多种不同类型的数据。他强调了一种与 ICESat-2 特别相关的数据类型。GLOBE Trees（见图8）为公民科学家提供了使用移动设备测量树高的工具。然后可以将这些观测结果与 NASA 卫星任务的数据进行比较。

Caio Hamamura [佛罗里达大学/森林、渔业和测绘科学学院 —博士后研究员] 总结了他的团队对使用 ICESat-2 数据进行土地和植被应用的研究进行的文献综述，以及对 ICESat-2 数据在土地和植被应用方面的当前能力和局限性的评估结果。

雅各布·科默（Jacob Comer） [文化遗址研究与管理基金会]总结了对使用 ICESat-2 数据进行考古勘探和考古遗址记录（特别是在密克罗尼西亚联邦）的评估结果。

Juradana M. Iqrah [德克萨斯大学圣安东尼奥分校] 介绍了她的团队从 ICESat-2 ATL03 观测中获取高分辨率海冰分类和干舷信息的努力，以了解全球变暖对极地海冰覆盖融化和消退的影响。

Michael MacFerrin [美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 国家环境信息中心 (NCEI) —沿海数字高程 (DEM) 模型团队] 概述了 NOAA/CIRES ICESat-2 高程验证报告工具 (IVERT) 工具，该工具用于使用 ATL03 和 ATL08 数据集在世界任何地方生成数字高程模型 (DEM) 的陆地验证统计数据。

Gretchen Imahori [NOAA 国家大地测量局，遥感部] 介绍了使用 ICESat-2 数据的卫星测深概况，包括新的 3 级 (L3) 测深数据产品 (ATL24)，该产品将于 2024 年下半年推出。

为了实现这两个目标，规划人员组织了应用用户小组和分组会议，以促进参与者之间的对话。应用用户小组由五名小组成员组成——三名虚拟参与者，两名现场参与者。会议中的演讲者分享了他们对三个准备好的讨论提示的回应：1) ICESat-2 数据产品的介绍；2) ICESat-2 数据产品在其应用中的使用；3) 潜在的数据延迟影响。对话很简短，但它提供了一个独特的机会来听取经验丰富的应用用户的意见。

分组讨论会由两个虚拟分组讨论会和一个面对面小组预先计划好的讨论提示组成。第一组讨论的问题涉及冰裂缝和裂谷的检查、浅水测绘的社区工具以及坡度测量偏差和不确定性。第二组讨论了各种当前和潜在的地表水应用，确定了使用 ICEat-2 数据面临的挑战，并提出了提高 ICESat-2 数据产品可访问性和可用性的建议。第三组讨论了一系列主题，包括阿拉斯加和加拿大社区的潜在产品、通过中央云存储系统、中央存储库和详细文档提高产品和应用程序的可访问性，以及对未来特定主题研讨会和焦点会议的期望。

结论

2024 年 NASA ICESat-2 应用研讨会是系列研讨会中的第三次，第一次研讨会于 2012 年举行，即发射前六年。EA 计划已过渡到应用用户计划，该计划根据 NASA 早期采用者手册部署了一项发射后计划，“作为早期采用者计划的延续，与实践和潜在社区互动。” 该研讨会提供了促进协作和概念化尚未开发的应用程序的空间，这些应用程序可以使用 ICESat-2 数据产品进行开发。研讨会实现了其目标，并创造了一种促进参与者之间协作的环境。研讨会取得了成功，参与者要求再举办一次以主题为重点的研讨会。