利用卫星观测地球系统会产生海量复杂数据，这些数据必须经过整理和分析，才能提升气候智能。
但数据处理与预测技术的最新进展正在以前所未有的速度，将原始地球观测数据转化为可付诸行动的洞察。
与卫星数据结合使用时，10项新兴技术趋势正在让气候洞察更易获取，并助力应对气候变化。
随着气候相关灾害日益频繁，对可付诸行动的气候智能的需求从未如此迫切。地球观测技术为我们深入了解快速变化的环境以及地球系统之间相互关联的动态提供了关键洞察。
到2032年，卫星地球观测预计将累计产生超过2 EB（20亿GB）的数据。这些数据的规模和复杂性过去一直阻碍其转化为可付诸行动的气候解决方案。
海量数据需要复杂的处理和分析，才能形成可轻松融入运营决策流程的洞察。要将地球观测数据转化为更有用的气候和天气信息，高效且有效的数据处理与分析至关重要。
卫星、人工智能（AI）及其他协同技术的进步，正助力地球观测数据比以往任何时候都更易获取，也更具影响力。世界经济论坛与麻省理工学院媒体实验室近日发布了一份新报告，《描绘地球观测的未来：面向气候智能的技术创新》该报告审视了10项关键的地球观测技术趋势，这些趋势正在释放前所未有的气候洞察。
1. 卫星先进传感器技术
卫星地球观测传感器的最新进展正在提供更广的全球覆盖范围、更高的分辨率和精度，并拓展了可观测测量的范围。
能够获取“超光谱”图像的卫星可以收集更详细、更精细的数据，其时间、空间和光谱分辨率是当前多光谱图像的两到三倍。这些增强的光谱分辨率可以检测植物健康状况的差异，并显示野火烧毁的严重程度，从而实现更精准的水资源管理和更准确的灾后恢复工作。
2. 人工智能、机器学习与深度学习
先进的人工智能和机器学习（ML）算法正在加速地球观测数据的处理与分析。例如，基于机器学习的模型在现有数据上训练后，其估算速度可比传统气候模型快达1000倍。这缩短了生成天气预报模型（如洪水地图）所需的时间，最多可缩短80%。
这也使得在飓风或洪水等气候相关事件发生后数小时或数分钟内开展详细的灾后评估成为可能，而传统模型或现场勘查可能需要数周时间。AI模型在地球观测数据应用中所具备的计算效率，带来了前所未有的速度和精度，对及时决策至关重要。
3. 卫星边缘计算
卫星边缘计算直接在卫星轨道上处理地球观测数据。这缩短了从数据采集到获得可付诸行动洞察的时间。该技术降低了延迟，减少了数据下传需求，从而在灾害场景中更快地将关键信息传送给应急响应人员。
4. 地球观测传感器的小型化
传感器小型化以及制造和发射成本的降低，使更多国家能够制造和发射自己的地球观测卫星。这增加了公开可用的地球观测数据。
微电子和半导体技术的进步，使更强的处理能力被集成到更小的芯片中。这使传感器硬件本身即可进行数据分析，而无需依赖笨重且高耗能的设备。
5. 功能更强的大型卫星
在小型化的同时，目前也出现了一个并行趋势，即配备先进传感器和增强数据传输能力的大型卫星。这些大型平台更加可靠，能够提供更多功能，并可搭载更大、更复杂的仪器。
6. 基于机器学习的气候模型
传统地球系统模型使用复杂的数值模拟，帮助我们理解气候动态并预测未来气候情景。它们通常计算密集，模拟一个世纪的气候活动最多可耗能10兆瓦时，大致相当于为一户家庭供电一年。
相比之下，融合物理信息机器学习的气候模型能够处理规模巨大的PB级数据集，从而提供准确、快速的天气和气候预测。这些基于机器学习的模型对于局部研究尤为有效，能以显著更低的计算成本提供高分辨率预测，研究显示其能效最高可提升100倍。
7. 地理空间人工智能基础模型
这项技术旨在从大量卫星地球观测数据中识别高层级模式。地理空间人工智能模型以自监督方式在众多不同数据集上进行训练，可用于广泛的应用场景，并在构建全球模式的精确模型方面表现出色。
8. 数字孪生
数字孪生是气候、海洋和生态系统等地球系统的动态数字复制体。它们使用户能够更好地理解、预测和研究复杂的地球系统现象。
数字孪生技术允许用户分析各种“如果……会怎样”的气候情景。他们可以利用该技术可视化并测试不同气候相关策略的潜在影响。
9. AR/VR沉浸式数据平台
增强现实（AR）和虚拟现实（VR）平台为用户提供沉浸式体验。这些直观的平台正在改变不同利益相关方获取和理解地球观测数据的方式，并通过互动式学习提升数据素养。
10. 数据立方体
通过沿空间、时间和变量网格等多个维度组织地球观测数据，数据立方体使用户能够在不同尺度和详细程度上提取有用洞察，并对地球环境及其变化进行复杂分析。
来自各种地球观测来源的数据被标准化为统一的分辨率和共同特征，从而无需进一步转换即可简化计算使用。当需要快速获取可直接用于分析的数据时，这种方法尤为有用。
迈向主动气候行动之路
与卫星地球观测数据结合使用的技术进步，将帮助我们更加主动地预防气候变化的影响。领先的地球观测数据提供者、用户和专家正与世界经济论坛合作，研究如何利用地球观测的变革性潜力应对气候和环境挑战。
这些技术不仅关乎更好的数据，更能提供关键的气候洞察，赋能社区、企业和政策制定者增强应对气候变化的韧性。随着这些技术的持续演进，它们将使我们在监测和应对气候变化的方式上产生深远变革。
