摘要 自动气象学 - 冰 - 地球物理观测系统 3 (AMIGOS-3) 是一个多传感器冰上海洋系泊和天气、摄像机和精密 GPS 测量站,由 Python 脚本控制。该站设计为部署在极地浮冰上,无人值守运行长达数年。海洋系泊传感器(Seabird MicroCAT 和 Nortek Aquadopp)记录电导率、温度和深度(CTD;以 10 分钟为间隔报告)以及流速(每小时报告一次)。Silixa XT 光纤分布式温度传感 (DTS) 系统通过冰和海洋柱提供温度曲线时间序列,节奏为 6/天到 1/周,具体取决于可用的站点功率。站点数据的子集由铱调制解调器遥测。双向通信使用单脉冲数据和文件传输协议,有助于站点数据收集更改和电源管理。电源由太阳能电池板和密封铅酸电池系统提供。 2020 年 1 月,思韦茨东部冰架 (TEIS) 安装了两套 AMIGOS-3 系统,可提供持续到 2022 年的数据。我们讨论了该系统的组成部分,并介绍了几组数据集,总结了观测到的气候、冰和海洋状况。关键词:仪器仪表、冰川学、实地观测、自动化、气候变化 1 简介 全年监测环境或地球物理系统是了解其演变过程的关键部分,而确定表征对变化(例如气候变化)的反应的事件则有助于更好地预测系统将如何演变。由于极地冬季环境带来的挑战,建立长期自动监测对于极地地区尤其困难。尽管自从早期发表有关类似站点的文章(Scambos 等人,2013 年)以来,已经开发出了各种各样的用于极地工作的自主观测系统,但迄今为止的大多数自动化系统都是针对特定的主要测量(例如地震活动、冰或岩石运动、天气监测或海洋状态)。这里我们描述了一个系统,该系统旨在同时观察多个环境和地球物理参数,观察区域内正在发生复杂且相互关联的变化。冰面或冰底快速融化的区域、异常的冰架或冰川动态或自由漂移的冰山都是这种多传感器多年观测系统的潜在场所。连续数年收集的气候-冰-海洋观测数据极大地促进了对气候(或天气)、海洋环流、冰损失和冰川加速之间局部尺度相互作用的理解和建模。自动气象学-冰-地球物理-观测系统-3(以下简称“AMIGOS-3”)站已经为多项已发表的研究做出了贡献,这些研究涉及气候、海洋、以及冰架上的冰川过程(Lee 等人,2019 年;Wåhlin 等人,2021 年;Alley 等人,2021 年;Wild 等人,2021 年;2022 年;Dotto 等人,2022 年;Maclennan 等人,2023 年)。
2005 年,联合国气候变化框架公约 (UNFCCC) 附属科学技术咨询机构 (SBSTA) 向全球气候观测系统 (GCOS) 秘书处发出请求,要求其提供一份有关 GCOS 实施计划进展情况的综合报告,供 SBSTA 第三十届会议 (2009 年 6 月) 审议。SBSTA 邀请公约缔约方向 GCOS 秘书处提交有关其在实施计划方面开展的国家活动的补充信息。这些信息旨在帮助准备一份综合的 GCOS 报告,该报告将 (1) 确认持续的要求并报告 GCOS 实施计划及其卫星补充文件的进展情况;以及 (2) 关注新的行动和驱动因素,如影响、适应和脆弱性议程以及区域气候需求。在加拿大就 GCOS 实施计划开展的国家活动发表报告之前,加拿大已于 2002 年完成了第一份关于气候系统观测的国家报告。随后,加拿大于 2006 年发表了第四份气候变化国家报告,其中包含了系统观测的最新情况。该报告遵循了修订后的《联合国气候变化框架公约》GCOS 报告准则。第 1 章讨论了国家协调、数据政策、长期气候数据的完整性和监测计划可持续性等共同问题。其他主题包括支持国际数据中心获取基本气候变量 (ECV)、支持国际能力建设以及古气候数据的获取和综合。第 2、3 和 4 章介绍了各国在大气、海洋和陆地 ECV 方面对国际社会的贡献。虽然加拿大是 GCOS、全球海洋观测系统 (GOOS) 和全球陆地观测系统 (GTOS) 国际计划的重要贡献者,但除了特定举措外,大气、海洋和陆地系统监测计划之间的国家协调往往很少。目前没有国家 GCOS 协调委员会或最新的国家 GCOS 实施计划。然而,如果几个长期系统性大气、海洋和陆地地基/现场监测计划的连续性依赖于短期研究项目和行动计划,人们担心这些计划的完全可持续性。加拿大政府的全面开放数据政策承认了加拿大致力于通过世界机构建立和协调的安排进行大气、海洋和陆地 ECV 的国际交换。RADARSAT-1 和 RADARSAT-2 数据政策由于数据权利和专有权归私营部门所有,因此对完全开放和免费的方法有所例外。加拿大在支持 ECV 指定的国际数据中心方面发挥着重要作用。在发展中国家的能力建设方面,加拿大通过与土地覆盖和火灾实施团队的合作,为加强例子包括运营世界臭氧和紫外线辐射数据中心;作为负责任的国家海洋数据中心,协助世界数据中心处理和存档来自全球漂流浮标的数据;托管全球陆地永久冻土网络网站;开发碳和氧同位素校准方法和协议,并为制定土地覆盖、生物量和火灾扰动 ECV 标准草案作出贡献。
最近,人们投入了大量精力来开发用于模拟凝聚相环境中量子力学过程动态的精确方法。这种兴趣主要受到量子信息理论的进步、1,2 对高效太阳能收集和传输的追求、3 以及对具有目标功能的纳米级设备进行优化设计的需求的推动。4 量子相干性在与多原子或凝聚相环境接触的系统动力学中的作用至关重要。由于量子力学相的微妙性质,评估干涉效应及其破坏需要有高精度、完全量子力学的模拟工具。在涉及孤立分子组装体或晶体介质中的自旋、电荷或能量传输的过程中,以及在高斯响应占主导地位的其他情况下,5 与可观测系统耦合的环境可以通过二次自由度很好地近似,从而产生系统浴哈密顿量 6
IGOS 陆地主题最初于 2003 年 11 月提出,当时人们认识到 IGOS-P 尚未考虑与陆地许多方面相关的许多观测需求,例如可持续经济发展、自然资源管理、保护和生物多样性。该主题于 2004 年 5 月在意大利罗马举行的第 11 次全体会议上获得 IGOS 合作伙伴的批准,并成立了一个主题小组。该主题的制定得到了意大利合作组织 (意大利政府)、欧洲空间局 (ESA)、联合国粮食及农业组织 (FAO)、全球陆地观测系统 (GTOS)、中国国家遥感中心 (科技部)、联合国环境规划署 (UNEP) 和美国地质调查局 (USGS) 的支持。最终草案报告于 2007 年 11 月提交并获得 IGOS 合作伙伴的批准。
摘要:社区全球观测系统模拟实验(OSSE)包(CGOP)由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和联合卫星数据同化中心(JCSDA)开发,它提供了一种工具,可以定量评估新兴环境观测系统或新兴现场或遥感仪器对 NOAA 数值天气预报(NWP)预报技能的影响。OSSE 的典型第一步是模拟来自所谓自然运行的观测。因此,需要观测的空间、时间和视图几何来从自然运行中提取大气和表面变量,然后将其输入到观测前向算子(例如辐射传输模型)中以模拟新的观测。对于尚未建造仪器或尚未部署平台的新提出的系统来说,这是一个挑战。为满足这一需求,本研究引入了一个轨道模拟器,根据特定的托管平台和机载仪器特性计算这些参数,该模拟器由美国国家海洋和大气管理局卫星应用与研究中心 (STAR) 最近开发并添加到 GCOP 框架中。除了模拟现有的极地轨道和地球静止轨道之外,它还适用于新兴的近空间平台(例如平流层气球)、立方体卫星星座和苔原轨道。观测几何模拟器不仅包括被动微波和红外探测器,还包括全球导航卫星系统/无线电掩星 (GNSS/RO) 仪器。对于被动大气探测器,它计算不同平台上拟议仪器的几何参数,例如随时间变化的位置(纬度和经度)、扫描几何(卫星天顶角和方位角)和交叉轨道或圆锥扫描机制的地面瞬时视场 (GIFOV) 参数。对于 RO 观测,它确定卫星或平流层气球上的发射器和接收器的几何形状并计算它们的倾斜路径。该模拟器已成功应用于最近的 OSSE 研究(例如,评估未来地球静止高光谱红外探测器和平流层气球 RO 观测的影响)。
IGOS 陆地主题最初于 2003 年 11 月提出,因为人们认识到 IGOS-P 尚未考虑与陆地许多方面相关的许多观测需求,例如可持续经济发展、自然资源管理、保护和生物多样性。该主题于 2004 年 5 月在意大利罗马举行的第 11 次全体会议上获得 IGOS 合作伙伴的批准,并成立了一个主题小组。该主题的制定得到了意大利政府合作组织、欧洲空间局 (ESA)、联合国粮食及农业组织 (FAO)、全球陆地观测系统 (GTOS)、中国国家遥感中心(科技部)、联合国环境规划署 (UNEP) 和美国地质调查局 (USGS) 的支持。最终草案报告于 2007 年 11 月提交并获得 IGOS 合作伙伴的批准。
本文件列出了 Sentinel-3 的所有卫星仪器和操作产品的校准和验证的总体战略和计划。它使用基于需求的方法,通过可追溯到任务要求来确保充分涵盖与仪器校准和操作产品验证相关的所有参数。任务要求涵盖端到端地球观测系统,包括高级要求、任务操作、数据产品开发和处理、数据分发和数据归档。任务要求可追溯性文件 (MRTD) ( AD 4 ) 根据用户要求和任务目标阐述了任务要求文件 (MRD) ( AD 3 ) 中为 Sentinel-3 任务规定的要求。Sentinel-3 MRTD 为 Sentinel-3 系统要求文件 (SRD) ( AD 1 ) 中 Sentinel-3 任务要求的技术实施提供了指导方针,该文件构成了卫星和系统相关开发的基础。由于其详细程度,MRTD 还将用作校准和验证要求可追溯性的来源。
无线电探空仪主要用于对大气中高达 36 公里高度的气象变量(压力、温度、相对湿度、风速和风向)进行现场高空测量。无线电探空仪测量对于国家气象预报能力至关重要(因此对于涉及生命和财产保护的公众恶劣天气预警服务也至关重要)。无线电探空仪和相关跟踪系统可同时测量所需的整个高度范围内的温度、相对湿度、风速和风向的垂直结构。这些气象变量在垂直方向上的变化包含了天气预报的大部分关键信息。无线电探空仪系统是唯一能够定期提供气象学家所需的所有四个变量的垂直分辨率的气象观测系统。识别变量发生突然变化的高度至关重要。因此,在无线电探空仪的整个部署周期内,保持可靠测量的连续性至关重要。
无线电探空仪主要用于对大气中高达 36 公里高度的气象变量(压力、温度、相对湿度、风速和风向)进行现场高空测量。无线电探空仪测量对于国家气象预报能力至关重要(因此对于涉及生命和财产保护的公众恶劣天气预警服务也至关重要)。无线电探空仪和相关跟踪系统可同时测量所需的整个高度范围内的温度、相对湿度、风速和风向的垂直结构。这些气象变量在垂直方向上的变化包含了天气预报的大部分关键信息。无线电探空仪系统是唯一能够定期提供气象学家所需的所有四个变量的垂直分辨率的气象观测系统。识别变量发生突然变化的高度至关重要。因此,在无线电探空仪的整个部署周期内,保持可靠测量的连续性至关重要。
无线电探空仪主要用于对大气中高达 36 公里高度的气象变量(压力、温度、相对湿度、风速和风向)进行现场高空测量。无线电探空仪测量对于国家气象预报能力至关重要(因此对于涉及生命和财产保护的公众恶劣天气预警服务也至关重要)。无线电探空仪和相关跟踪系统可同时测量所需的整个高度范围内的温度、相对湿度、风速和风向的垂直结构。这些气象变量在垂直方向上的变化包含了天气预报的大部分关键信息。无线电探空仪系统是唯一能够定期提供气象学家所需的所有四个变量的垂直分辨率的气象观测系统。识别变量发生突然变化的高度至关重要。因此,在无线电探空仪的整个部署周期内,保持可靠测量的连续性至关重要。