NASA地球科学家启航验证PACE卫星数据

• 本月，超过 100 名科学家将参与一项涉及一艘研究船和两架飞机的实地活动，以验证美国宇航局的新 PACE 卫星（浮游生物、气溶胶、云、海洋生态系统任务）收集数据的准确性。
• 数据验证过程包括研究人员将 PACE 数据与类似的地球仪器收集的数据进行比较，以确保测量结果匹配。
• 自该任务于 2024 年 2 月 8 日发射以来，世界各地的科学家已成功完成了多次数据验证活动；9 月份的部署——PACE-PAX——是其规模最大的一次。

从海洋到天空再到轨道，一系列有利位置使 NASA 地球科学家能够收集不同类型的数据，以更好地了解我们不断变化的星球。在同一地点和同一时间收集这些数据是验证卫星数据准确性的重要步骤。

美国宇航局的浮游生物、气溶胶、云、海洋生态系统 (PACE)卫星于 2024 年 2 月发射，正在收集海洋观测数据并测量大气粒子和云的特性。这些数据将有助于科学家和决策者了解地球海洋、陆地表面和大气的健康状况及其之间的相互作用。

为了确保 PACE 仪器的数据准确反映海洋和大气状况，科学家将从轨道收集的数据与他们在地球表面或附近收集的测量数据进行比较（或“验证”）。该任务最大的验证活动称为 PACE 发射后空中实验 (PACE-PAX)，于 2024 年 9 月 3 日开始，并将持续整个月。

“如果我们想对 PACE 的观测结果有信心，我们需要验证这些观测结果，”PACE-PAX 任务科学家、马里兰州格林贝尔特 NASA 戈达德太空飞行中心大气科学家 Kirk Knobelspiesse 说道。“这次实地考察活动正是专注于此。”

科学家将从飞机和船上进行测量。该活动在加利福尼亚州的三个地点开展，分别是马里纳、圣巴巴拉和位于爱德华兹的 NASA 阿姆斯特朗飞行研究中心，共有 100 多名现场工作人员和数十台仪器。

PACE-PAX 副任务科学家、美国宇航局纽约戈达德太空研究所大气科学家布莱恩·凯恩斯 (Brian Cairns) 表示：“这项活动让我们能够在一次活动中验证大气和海洋的数据。”

在海洋上，包括美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 研究船 Shearwater 在内的船只将收集海洋生物和水的光学特性数据。船上的科学家将收集水样，以帮助确定不同地点的浮游植物类型及其相对丰度，这是 PACE 的高光谱海洋颜色仪器从轨道上测量的。

加州蒙特雷海军研究生院运营的 Twin Otter 研究飞机将飞过头顶收集大气数据。在高达 10,000 英尺的高度，飞机将采样并测量云滴大小、气溶胶大小以及这些粒子散射和吸收的光量。这些都是 PACE 使用其两台偏振仪 SPEXOne 和 HARP2观测到的大气特性。

在更高的高度——大约 70,000 英尺高空——美国宇航局的 ER-2 飞机将提供从云层之上的补充视图，比卫星更精细地俯瞰大气层和海洋，但视野较窄。

这架飞机将携带与 PACE 上类似的多台仪器，包括两台 PACE 偏振仪原型，分别名为 SPEXAirborne 和 AirHARP。此外，两台分别来自加利福尼亚州帕塞德纳的 NASA 喷气推进实验室和加利福尼亚州硅谷的 NASA 艾姆斯研究中心的便携式远程成像光谱仪和用于云和气溶胶研究与开发的推扫式成像仪，将测量几乎所有可见光（颜色）的波长。对于想要测试用于分析 PACE 卫星数据的方法的科学家来说，遥感测量是关键。

总体而言，ER-2 上的仪器近似于 PACE 收集的数据，并且补充了海洋研究船和 Twin Otter 的现场测量数据。

在实地活动团队收集数据的同时，PACE 将对同一区域的海洋表面和大气进行观测。活动结束后，科学家将查看 PACE 返回的数据，并将其与从其他三个有利位置进行的测量结果进行比较。

“一旦发射卫星，就不能再进行任何修修补补了，”PACE-PAX 副任务科学家兼美国宇航局戈达德海洋科学家 Ivona Cetinic 说。

虽然科学家无法再改变卫星，但可以调整用于解释 PACE 数据的算法，使测量结果更加准确。PACE-PAX 等活动的验证检查有助于科学家确保 PACE 能够在未来几年内传回有关海洋和大气的准确数据——这对于更好地了解我们不断变化的地球及其相互关联的系统至关重要。

“海洋和大气环境瞬息万变，因此验证我们所看到的情况非常重要，”Cetinic 说道。“了解卫星图像的准确性非常重要，这样我们才能利用这些数据来解答有关气候变化的重要问题。”