美科學家反復佐證南極最低溫

原標題：反復佐證南極最低溫 美科學家將“冷板凳”坐“熱”

-98℃，這是美國和荷蘭科學家小組新通報的南極最低氣溫紀錄。此溫度為通過衛(wèi)星遙感反演的南極高原冰表面的歷史最低溫度。

“我很肯定，早些年就和學生討論過南極熱成像制圖的想法。”美國科學家Ted Scambos（泰德·斯卡姆波）7月4日在郵件中回復，在很長一段時間里，南極熱成像制圖是一個受歡迎的想法，但這項工作真正開始于2013年Landsat 8號衛(wèi)星發(fā)射時。

衛(wèi)星遙感是一種間接測量手段，需要將衛(wèi)星信號反演，轉化為地表溫度。極端低溫的出現(xiàn)需要滿足幾個必要條件：持續(xù)晴空，否則云層像“棉被”起到了保溫作用；微風；極度干燥，因為水汽會捕捉空氣中的熱量。

在它出現(xiàn)的南極極夜，傳感器需要有高靈敏度。但MODIS運行近20年，衛(wèi)星傳感器靈敏度已經(jīng)退化，這增加了反演的難度。

2013年2月，美國國家航空航天局（NASA）成功發(fā)射Landsat 8號衛(wèi)星，衛(wèi)星上攜帶的一個主要載荷是TIRS（熱紅外傳感器），當時被評價是有史以來最先進、性能最好的TIRS。

泰德·斯卡姆波回憶，當時他們希望能用MODIS進行初步制圖，然后利用Landsat 8號衛(wèi)星的冬季熱數(shù)據(jù)進行修正，通過衛(wèi)星反演，2013年獲得東南極高原深處最低溫度紀錄-93.2℃。但后來發(fā)現(xiàn)，Landsat 8號衛(wèi)星的熱通道運行得并不是很好，換句話說，衛(wèi)星上搭載的TIRS并不能精準探測到地面溫度。

“所以我們結合MODIS數(shù)據(jù)分析和地面自動氣象站觀測，做了一些表面能量平衡分析，并將Landsat 8號衛(wèi)星作為額外參考，用于提供一些關于寒冷地區(qū)的定性信息。”泰德·斯卡姆波說，這項工作其實在2016年初就已完成。2016年—2017年，MODIS數(shù)據(jù)被利用新的處理方法重新分析，他結合處理后的數(shù)據(jù)，終于在今年4月完成研究，并在近日通報，2004年至2016年間，南極東部氣溫大約出現(xiàn)100次降至-98℃的情況。

北京師范大學全球變化與地球系統(tǒng)科學研究院院長程曉教授5日告訴記者，衛(wèi)星反演中，一項重要工作是識別云，并剔除云的干擾因素。地表被云層遮擋時，衛(wèi)星獲得的只是云頂溫度，真正的地表數(shù)據(jù)其實是缺失的。通過不斷改進算法模型，對不同信息中解譯、精化，才能讓數(shù)據(jù)更可靠。

在他看來，除了-98℃，更值得思考的是100次這個數(shù)字。

“能夠連續(xù)兩次發(fā)現(xiàn)南極極低溫區(qū)域，與長期的極地數(shù)據(jù)積累密不可分。”程曉在研究泰德·斯卡姆波個人主頁后評價，這是一個極地冰川遙感領域“科學工匠”，多年如一日使用衛(wèi)星圖像制作各種冰川數(shù)據(jù)產(chǎn)品，運營著美國國家雪冰中心的雪冰數(shù)據(jù)庫。

“如果僅獲取一次，可能是偶然事件，能夠多次重現(xiàn)才可能反映問題，也可以發(fā)現(xiàn)哪些情況下會出現(xiàn)極低溫。”在程曉看來，這樣的數(shù)據(jù)也許并不能直接佐證全球氣候變化的某一個現(xiàn)象，但卻是非常重要的基礎性研究。這也最讓他感慨。

“該衛(wèi)星數(shù)據(jù)面向全球開放，理論上講，我國也可以做類似跟蹤，但很難去開展這樣一項具有探索性的基礎性研究。換作是我，如果2013年已獲得了-93.2℃的數(shù)據(jù)，再申請項目時，會被認為是在重復同一件事沒有新意，立不了項。”程曉認為，除了要求科研人員具有執(zhí)著、耐得住寂寞的工匠精神，同樣需要建立一種體制機制，特別是讓做基礎研究的科研人員坐得起冷板凳。

據(jù)了解，美國科學家正在研制能夠挺過這種極端溫度的測量設備以實地探測該地區(qū)的雪和氣溫，計劃接下來兩年內(nèi)布放。泰德·斯卡姆波在和程曉郵件時也表達了合作意愿。

歐美遙感衛(wèi)星對極地的監(jiān)測始于上世紀70年代，近年來更是對兩極實現(xiàn)了常規(guī)化觀測，因此能最快掌握極地發(fā)生的變化。相比起來，我國對極地幾乎沒有監(jiān)測能力，數(shù)據(jù)大多依賴歐美。

程曉同時提出，我國應盡快改變遙感衛(wèi)星忽視兩極的局面，加大力度提高極地監(jiān)測能力，尤其是衛(wèi)星遙感監(jiān)測能力，增強我國極地科學研究話語權。 （陳 瑜）