1991年9月美国航天飞机《发现号》发送了一个重7.5吨的叫做地表较高大气层研究卫星(UARS)的庞然大物,密切监视着地球上空已被耗损的臭氧层。月内传感器显示,使臭氧耗尽的化学物正在令整个北美、欧洲惊讶不已。新闻传媒猛烈攻击,并且断言,臭氧水平将直线下降,而且暴露出来的太阳紫外线将会上升。由此导致皮肤癌患者多达30万人。美国参议院以96对0票责令化学品制造商加速逐步撤销叫做氯氟化碳的耗损臭氧层的化学品制造。然而,当进一步的资料显示,今冬臭氧水平仅下降10%之后,批评家攻击说,覆盖北半球上空令人担忧的臭氧洞是一大谎言。臭氧研究者回过头来批评说,他们从来没有说过臭氧层险峻的下降是正确的。
人造卫星很少激起过这样的争吵。美国、日本与欧洲某些国家计划10年内发射50枚以上的环境污染保护卫星。作为美国国家航空航天局(NASA)一部分的这个“行星地球代表团”的制图板上已经放着24颗卫星了。它们大部分叫做“地球观测系统”(EOS),它们最初将关注于科学上未明确的环境全球性变暖的这个问题。其他像UARS卫星已经计划同样作为研究错综复杂的例如臭氧化学和海洋环流模型等科学之谜。所有这类信息都需要高代价。单单NASA计划发射的1998~2013 EOS卫星一项,可望要化80亿美元作为建造、发射和维修之贷。
迄今为止,未经了解的地球气候模型已经像试制中的描绘“战争与和平”的蓝图那样,只靠阅读一些随便的段落以地面为基础的计测提供了温度、云层覆盖、风速和洋流等正确的地区参阅资料。但是做气候模型的人试图弥合这些碎片使之成为地球的气候全景,20多个EOS电子卫星的6个模型将为寻找答案作尝试。假如以MODIS和TES为名的这些传感器将取得800个以上经过精确计测的变量——海洋环流模型、云层高度与厚度的每一个量。由于卫星的寿命仅3至5年。NASA打算发射各种连续波式的模型。保持15年内连续提供这种数据。
云层的作用EOS传感器试图作出答案的第一件事就是云层为何影响地球变暖?云层常使制造气候模型的人困惑。因为它们在调整地球温度方面起着双重作用。把阳光反射进入空间,使地球寒冷;防止表面热量逸出,又使地球温暖。是不是云层为一种单纯的加热或冷却效果之依归,或者要根据其形状、含多少水分和飘得多高而定呢?
为了详细收集到这一范围的资料,EOS传感器将为云层描绘出可见的、红外线与微波信号。像其他每一件事那样,云层依靠化学补偿,反射与吸收光的特殊波长。通过对云层颜色和温度之类的记录,传感器帮助科学家决定这种化学补偿和其它性能诸如形状和含水量。戈达德ESO传感器科学家米希尔 · 金说,没有任何单一的一台传感器适宜于作出所有的这些计测。所以卫星组合和发射不同传感器使能取得全部图像。云层散布的可见光显示模型,红外线传感器透过表面以决定它的含水量,微波照射清晰透过以测定其厚度。
海洋环流另一气候秘密是全球海洋在调整地球温度和风力模型所起的繁复作用。海洋不仅引入二氧化碳和其他大气中的温室气体而且保持并通过洋流网输送大量的热。某些科学家曾认为,改变海洋环流可能导致突然而引人注目的气候变动。一些计算机模型显示,将来改变温室中的温度和风速,可能回过头来影响这些洋流。去年发射的法国和美国联合研制的卫星作出了海洋环流模型和风速图。通过距离海洋表面的巨大微波脉冲记录出使它们返回需要多少时间,卫星绘制出的海洋表面高度大约在2英寸左右。利用这些信息,科学家可能正在描绘全世界的洋流图。科学家曾利用这样的资料连续阻遏了以厄尔尼诺著称的太平洋美国西南部引发洪水泛滥,导致数十亿元的损失和亚洲与澳大利亚的旱灾。然而气候模型的另一未知数是在调整气候中对生物机体的精确作用:从巨大的加利福尼亚红杉以至海洋中的浮游生物,所有植物都从空气中吸收二氧化碳来生存代谢。一些科学家认为,富含二氧化碳的大气可能帮助某些植物快速生长。而其他评论则说,较暖的地球可能在陆上由于增大的蒸发率导致植物赖以生长的水分的丧失。为了验证这些说法,EOS卫星将用可见的和微波传感器定出海洋浮游物和其他植物的颜色稍微变动的位置,提示它们的健康和生产能力。
[Newsweek,1993年9月27日]