本课程介绍卫星遥感的基本原理及其在监测不断变化的气候和环境中的作用。它涵盖了遥感背后的科学、各种遥感方法和技术、从太空观测气候变化的证据,以及使用卫星数据来促进科学理解和协助决策。课程将介绍卫星数据的特点以及处理和分析卫星数据的常用方法。 14 课程目标:本课程旨在: 1. 介绍遥感的基础知识和从太空观测地球的技术 2. 展示空间观测的气候变化证据并将变化归因于人类活动 3. 展示科学数据可视化、分析和推理方法 4. 让学生参与大数据分析练习 5. 训练学生以可衡量的方式量化知识 6. 教育学生使用定量知识制定社会政策决策 15 主题 本课程涵盖以下主题:
RAL Space 通过提供研究专业知识、服务和设施,为英国和国际环境科学项目做出贡献并提供支持。我们在遥感模型、校准活动和表征环境成分的光谱特性方面拥有专业知识。从太空观测陆地、海洋和空气使科学家能够监测我们的环境,改进他们的模型,从而更好地了解我们的星球。我们参与的太空仪器多年来提供持续的全球测量,以提供有关环境短期和长期变化的信息。
– 美国国家科学院《地球观测十年战略》,2017 年 太空的独特视角 如果没有太空观测,我们不可能目前对地球气候及其背后相互关联的系统有深入的了解。自太空时代开始以来,我们一直在太空监测地球。今天,在 3,372 颗太空运行卫星中,地球观测卫星占 890 颗,预计未来十年还将增加 2,500 多颗。i 从太空的视角来看,这些卫星让我们能够研究地球作为一个整体系统,并提供 60 多年来环境变化的历史记录。多个美国政府机构与航空航天业和国际伙伴合作,负责我们的太空地球观测系统。
摘要:天气雷达数据对于现象和数值天气预测模型的组成部分至关重要。虽然天气雷达数据以高分辨率提供了有价值的信息,但其基于地面的性质限制了其供应能力,这阻碍了大规模应用。相比之下,气象卫星覆盖了较大的域,但具有更粗糙的重置。然而,随着数据驱动方法和地球静止卫星上的现代传感器的快速发展,新的机会正在出现,以弥合地面和太空观测之间的差距,最终导致更熟练的天气预测以高准确性。在这里,我们提出了一个基于变压器的模型,用于使用最多2小时的卫星数据进行基于接地的雷达图像序列。预测在不同的天气现象下发生的雷达场,并显示出鲁棒性,以防止快速生长/衰减的领域和复杂的场结构。模型解释表明,以10.3 m m(C13)为中心的红外通道包含所有天气条件的熟练信息,而闪电数据在恶劣天气条件下的相对特征最为重要,尤其是在较短的交货时间。该模型可以支持在大型范围内进行降水,而无需明确需要雷达塔,增强数值天气预测和水文模型,并为数据筛选区域提供雷达代理。此外,开源框架有助于朝着操作数据驱动的NOWCASTING的进步。
在过去十年中,地球磁层中的航天器测量到的静电电位高达数十 kV 量级。太空观测结果显示太阳系中的自然物体也存在巨大电位。静电放电可能对航天器造成物质损坏和操作干扰。尘埃等自然物体可能受到干扰,其运动受到电磁力的影响。太空中物体的电位由各种充电电流之间的平衡决定。最重要的是等离子体粒子的电荷转移、光电发射和二次电子发射,有时其他充电机制也会起作用。物体的电荷和运动以及局部磁场和电场都会影响电流。电介质表面可能具有表面电位梯度,这可以通过产生势垒来影响电流平衡。这些过程针对太阳系和星际空间中的物体进行了评估。预期的平衡电位范围从电离层的负几十分之一伏到安静磁层和行星际空间的正几伏。然而,在热等离子体(如受扰磁层)中,尤其是在阴影表面上,可能会出现较大的负电位。星际空间中的电位可以是正的也可以是负的,这取决于当地辐射场和等离子体的特性。在已测量过航天器电位的地区,结果通常与这些预期一致。偏差可以归因于偏置或介电表面的影响,或天线等大型结构中的磁感应效应。已经开展了深入的研究工作,以测量材料特性、研究充电和放电过程、将电流平衡建模为真实的航天器配置,并获取太空中的更多数据。已经使用被动方法(例如仔细选择表面材料)和主动方法(例如发射带电粒子束)进行了航天器电位控制实验。该评论最后对充电效应可能发挥重要作用的天体物理应用进行了调查。
火星,与我们最像地球的行星邻居,正在向我们招手。其原始而多样的表面面积与地球陆地表面相等,展现出悠久而迷人的历史,其中不乏撞击事件、火山活动、地质构造以及风成、河流和冰川侵蚀。一个世纪前,天文学家认为他们正在目睹一个垂死的火星文明为应对气候变化的毁灭性影响而做出的最后努力。后来,火星上存在智慧生物的说法被打消,但简单生命形式可能存活下来的期望仍然存在。今天,在向火星发送机器人任务后,我们对这颗行星的看法与早期的浪漫猜想有着惊人的相似之处。我们从轨道航天器上得知,火星经历了剧烈的气候和地质变化。遥远的过去,水流过火星表面,在深深的河道和河流网络中留下了引人注目的证据。然而,今天我们发现这颗行星寒冷干燥。目前还没有证据表明火星上现在存在生命,但在火星温暖潮湿的过去,原始生命是真实存在的。因此,谜团依然存在:我们的类似地球的邻居是如何到达现在干旱、寒冷和几乎没有空气的状态的?生命进化然后灭绝了吗?它留下了化石记录吗?最后但并非最不重要的是,火星经历的变化能否让我们了解一些关于我们自己星球预测的巨大变化的信息?这些问题和其他问题促使科学家和工程师迎接向火星发射任务的巨大挑战。一艘前往火星的航天器必须经历 6 个月以上的旅程,以正确的角度和速度接近火星进入轨道,然后成功运行并返回宝贵的观测数据。有些任务失败了,但成功的回报远远超过了努力和风险。每次成功访问,我们对火星的了解都会大幅增加。四十年的太空观测产生的信息和知识比早期使用地球望远镜的天文学家所能想象的还要多。
莱昂纳多澳大利亚公司将通过新的 iLAuNCH Trailblazer 大学计划支持澳大利亚的太空能力,该计划价值超过 1.8 亿澳元。iLAuNCH 代表“创新发射、自动化、新材料、通信和高超音速”,由南昆士兰大学 (UniSQ)、澳大利亚国立大学 (ANU) 和南澳大利亚大学牵头,与莱昂纳多澳大利亚公司和行业合作伙伴合作,以提升澳大利亚的主权太空能力。该项目的目的是将技术商业化,并为当地太空制造开辟一条快速通道,以行业内的技能和专业知识为基础。iLAuNCH 是六个国家级 Trailblazer 计划之一,莱昂纳多澳大利亚公司将通过 iLAuNCH 与澳大利亚国立大学 (ANU) 合作开发用于商业化和太空应用的通信探测器。 “该计划是一个很好的例子,它针对一个非常具体的、以天文学为重点的问题而开发,我们可以将其转变为更广阔的市场,”罗伯特·夏普教授(澳大利亚国立大学,先进仪器技术中心)莱昂纳多将向 iLAuNCH 贡献 SAPHIRA QM 和 OptiTrax 红外光电探测器,它们已经用于开发新的地球观测仪器和下一代光通信系统。OptiTrax 探测器将采用先进的光学和先进的通信技术,以展示太空平台的量子增强能力。通过增加数据的下行链路,这将大大增强航天器和地球之间的数据通信。SAPHIRA QM 探测器将与与澳大利亚国立大学合作创建的 ROSELLA 控制器集成,以提高有效载荷和太空遥感的性能,同时测试仪器在太空环境中的有效性。 “这些技术的开发和应用为莱昂纳多澳大利亚公司开辟了一条商业化道路,增强了通过与墨尔本大学和迪肯大学合作开发太空产品所获得的知识”,莱昂纳多澳大利亚公司董事总经理乔治奥·曼特加扎 (Giorgio Mantegazza) 表示。“莱昂纳多正在寻求为客户创建一个能够进行远程成像和高速数据通信的交钥匙太空解决方案。使用人工智能软件和激光通信支持将提高卫星成像的效率和准确性,从而提高太空观测能力”,他补充道。“这个项目展示了合作的力量,多个合作伙伴致力于将尖端技术商业化。通过 iLAuNCH 和 ANU - 莱昂纳多、Spiral Blue 和 Nominal Systems 都已准备好使其产品符合太空标准并克服太空公司进入的重大障碍”,iLAuNCH 执行董事达林·洛维特 (Darin Lovett) 表示。莱昂纳多的太空技术出现在许多重大国际任务中,包括专注于地球观测和天气现象遥感以及太空探索、通信和导航系统的业务。该公司的能力包括制造卫星和轨道基础设施、生产高科技设备和传感器以及管理卫星服务和推进和发射系统。