利用卫星更好地了解陆地、海洋和大气的相互作用，这有助于预报地球的未来发展趋势。

俗语说：“以不变应万变”，这对于人类的风俗习惯、行为准则和思想观念来说，或许是正确的，但对于我们居住的行星来说，却未必如此。确实，地球一直在变迁，一步接一步地演变，有时出现毁灭性结局。虽然已经观察到这些动力学过程，并且作了记录，但是人们并没有完全理解它们，更不用说预报了。欲了解其变化机理，乃至于控制它，这就需要进行大量的全球性的研究：把卫星与传感器技术的综合财富和现代科学与工程的人才汇集在一起。

有一情况是清楚的：在地球表面或大气层某一区域的瞬间变化，能够显著影响广大地区人民的生活。举一个事件来说，从1982年中期起至1983年夏天止，在此期间，赤道东部太平洋表面各层温度增高4°C左右。温度增加不多，却引起了一整年一连串深刻改变气象图的事件，在中美洲、南非、南印度、菲律宾和澳大利亚出现严重干旱，在加利福尼亚州、古巴和厄瓜多尔出现倾盆大雨。成千上万人伤亡，几十亿美元财产损失，所有这些都是出于太平洋某个区域极轻微的温升。

演化规律和宇宙力量，在总的事物发展规律中无论如何是不可改变的，然而它们已经而且继续因人类的存在而遭到严重的挫折。人类活动不仅影响到全球生态系统的平衡，而且实际上将改变它的未来几十年进程。

因工业活动引起的在大气层中二氧化碳的急剧增加及其对全球气候的影响，已经研究了25年。世界各地地面站目前证实，温室效应问题比我们想象的要严重得多。在大气层中，除二氧化碳增加外，甲烷气体、氧化氮和氟氯烷都在增加，对此亦已作了研究。这些气体同样影响着大气层的能量平衡。它们在一起比单独二氧化碳造成的温室效应更为严重。除非加以制止或放慢，否则这种现象便预兆着，到了2050年那时的气候比从前设想得更加严酷。

需要进行研究、了解和最终预报的全球性变化包括两个方面：缓慢、微妙和持续的物理、化学和生物的发展趋势，及每年气象图上异常变动影响到陆表和海洋的生产利用的情况。

急需加强和协调国际的合作途径。在制定一项新的进行测量的策略情况下，对地球的遥感可以为研究行星动力学变化提供有价值的资料。观测务必是全球同步，定量准确，而且长期坚持下去。

从理想方面考虑，一项跨越20年的计划应当研究—些关键的变量，其中包括太阳辐射量，同温层的温度、浮粒与臭氧，云的覆盖，对流层的气体与浮粒，辐射平衡，表面温度，反射率，降雨量，植被，湿度，雪，冰，以及海洋颜色、地貌与风应力。

现有的卫星观测系统及其配备的仪表是首先投入使用的，用以改善天气预报，地质测绘，农业监测，短期研究，以及仪器试验。幸而，某些卫星工作时间比预期的长得多，得到了一些长达数年之久的关键参数的重要测量值。终于找到了在关键领域进行长期研究的道路，其中包括：

· 太阳辐射通量。达到地球大气层的太阳能量，无法从地球表面测定。因为有40%之多被云吸收或反射回空间。有了卫星，就可以精确而连续地测定达到地球大气层顶部的太阳能量。不过，与传感器稳定性和校准有关的一些问题，推迟了以空间为基地的观测计划的实施，直到1978年为止，那年发射了“礼炮7号”，进行“地球存积辐射量”实验。目前，连续6年的资料表明f每年太阳辐射通量减少0.02%。另一个仪器，叫做“有源空腔辐射计监测器”，装在“太阳峰年任务”卫星上，于1980年发射。此后，它也连续收集到这种资料。这两次独立测量都表明，太阳辐射通量有类似的下降趋势。

是太阳输出真的减少了，还是空间环境使这两个传感器同样退化呢？这个问题只有通过下一个太阳周期、尤其在1991—1992年之前，依靠保证连续进行此项测量，才能予以解答。当太阳活动频繁时，在航天飞机飞行时测定各种频率处太阳辐射量，用以确定在那个频谱区发生了变化，若有变化，那就是太阳辐射通量在下降。这种资料对确定这种下降趋势是否对地球气候产生影响将是重要的。

· 同温层中火山浮粒。某些火山爆发喷出大量硫进入大气。二氧化硫迅速升到同温层，在那里遇到低温，与湿气混合，便形成细小的硫酸滴。于是有一种“雾”可以在全球范围内循环达数周、数月甚至数年。最近几年，空间技术已经赋予我们各种手段去监测同温层的混浊度。近7年来的记录表明存在着缓慢形成的雾，并且证实了在这个时期里每次重大火山事件对同温层混浊度的影响。一次重大的火山事件，像1982年墨西哥El Chichon火山爆发那样，可以使同温层发生明显变化长达数年。El Chichon火山爆发之后一年，同温层的混浊程度比从前大10倍，于是有更多的太阳能量在同温层中被吸收了，整整一年在大约20公里高度上温度比正常年份增高5° ~ 6°C。

太阳被同温层屏蔽势必减少太阳对地球表面的输入，而且，世界上有些地面站确实记录到太阳输入量降低的情况。不过，日照量降低对地面气候的影响，至今尚未弄清楚，这是因为最近几年火山活动同时增多并且海洋环流大量变化明显“干扰”了气候系统。弄清此种“干扰”系统的前因与后果，便是新的研究工作的重要课题。

· 海面温度。海面温度变化在确定全球气候中起着核心作用。海洋对于某些有着温室效应的大气气体还起着源和汇的作用。从卫星上精确地（在大约1℃范围内）监测海面温度，一直是实用的空间观测系统的任务。国家海洋与大气管理局已经提出一种算法，用来绘制例行的每日海面温度图。迫切的任务就是利用卫星和海洋浮标的观测结果，使这些资料“生效”。喷气推进实验室以及最近国际气象机构组织的一系列关于海面温度的专题研究组已在这个方向上作了第一次尝试。主要问题看来在于必须对大气层水分蒸发和细薄云雾作出的修正。同时从不同卫星上若干仪器取得数据，有可能得出期望的精度。近几年之内，我们有可能提供长达10年之久的关于海洋温度的发展趋势和异常现象的记录——这是气象学家一直难以捉摸的测量结果。

· 植物。精确监测全球广大地区植物季节性和年度性的变化程度和形式，对于一项寻求分析气候对人类影响及人类对气候影响的计划来说，亦许是唯一的最重要的任务。气候的波动还会改变雪的覆盖程度和极地冰层，以及人类活动，土壤湿度与沙漠边界。相反地，这些变化可以影响到区域性甚至全球性的气候，并且影响表面与大气之间的能量和动量的传递以及土壤的水文条件。因此，日常定量监测这些参数，在研究气候与变化的动力学方面，将是必不可少的。卫星能够测定这些陆面变量之中少数几个具有一定精度的变量，但是到目前为止尚不能始终如一精确地提供关于地球表面变化的长期发展史。而且，基本的一些问题，其中包括传感器校准、偏移，大气干扰修正及视角影响，格外地妨碍恰当地解释由卫星测定的辐射率。

作为一个实例，国家海洋与大气管理局的植物志——虽然照常编出，但是直到最近还是难于进行定量解释，以便供气候模拟试验或气候影响评定使用。已经开始对这些仪器的地面核准工作进行彻底研究，部分是通过“国际卫星陆面气象学计划”进行。

根据此项研究，现在我们认识到，卫星测定的全球植物志中每个月的变化，反映了光合作用的变化，而不是总的生物量有了变动。这种重要结果将会影响到关于生物圈吸收二氧化碳的各项研究工作。

这几个例子证明，各个方面目前都在致力于去开展一项监测与了解全球性变化的计划：超过10年的卫星数据，新技术，更好模拟海洋、大气和陆地的相互作用，地表的观测网络与于台，尤其是有足够数量的解决这个课题的理论的和实验的科学家及工程师。

我们不能等待。地球本身的命运就是利害攸关的事。

[Aerospace America，1986年1月]