随着恶劣天气灾害持续侵袭该国部分地区，并达到历史极端程度，麻省理工学院土木与环境工程系（CEE）教授达拉·恩特卡比（Dara Entekhabi）与一支美国国家航空航天局（NASA）科学家团队提供了一项前所未有的资源，能够精确观测陆地内部的水分含量，从而更准确地预测天气和气候。
3月4日，恩特卡比和NASA的 土壤湿度主动被动探测 （SMAP）卫星成功完成了科学仪器的首次测试，并揭示了首张地球土壤湿度图像。这些“初光”图像由一条40公里线扫中的微小数据片段组成，展示了地球土壤湿度水平的细节。
恩特卡比解释说，在这次测试期间，卫星绕地球进行极地到极地轨道运行时并未旋转。因此，它只能成像地面上一条狭窄的区域。3月晚些时候，卫星开始在轨道运行时旋转后，地面覆盖范围不仅会有更高的分辨率，还将覆盖宽达1,000公里的带状区域。
这些早期图像所呈现的具体内容包括陆地与海洋之间清晰的对比。恩特卡比表示，这是在测试地理定位精度。此外，在南极洲，海洋、冰架和陆冰之间的区别也清晰可见。在陆地上，生物量高的区域所呈现的散射特征，凭借这些早期数据鲜明地显示了仪器的灵敏度。例如，亚马孙和刚果森林呈现出较强的雷达回波。
“这只是SMAP能力的一小部分，”恩特卡比说。“即使是在40公里的线扫中，我们看到的内容也确实令人惊叹。”
此外，图像还探测到了地面上多种已知天气现象的迹象，其中包括气旋玛西娅——这是一场于2月20日在澳大利亚发生的5级热带气旋。SMAP图像通过低亮度温度呈现了这场气旋覆盖的区域，这一结果源于强降雨导致土壤含水量高。
恩特卡比表示，SMAP在如此早期阶段所接收到的准确数据量，是其他任何卫星任务都无法比拟的。
“仅有两天数据的我们，已经达到了其他任务两年后才达到的水平，”恩特卡比说。“另外两颗现有卫星——欧洲的SMOS和NASA的Aquarius——花了两年时间才达到我们在完全没有进行校准的情况下所实现的同等校准精度。”
SMAP是一项于1999年末启动的地球监测任务，旨在绘制全球表层土壤含水量地图，并为气象学家提供一项资源，以便更好地预测强降水、洪水、干旱、飓风和野火等恶劣天气灾害。
目前，卫星正在调整进入最终科学轨道，预计这一过程需要两周时间。
反射天线于2月24日展开
NASA任务控制人员于2月24日成功展开SMAP的6米宽反射天线——这是预计为期三年的卫星任务中的一个重要里程碑。为展开天线，NASA向观测站发送指令，点燃机载火工装置以释放收纳状态的天线，随后天线启动电机并展开成伞状。
辐射计和雷达均启动了两天。在此期间，恩特卡比及其团队下载了卫星的详细数据，并评估仪器的整体性能。SMAP的科学仪器和已展开的反射天线在非旋转配置下进行了首次观测地球的运行。
反射器由轻质网状材料制成，是卫星实现其整体任务——提供全球土壤湿度地图——的初步步骤。
“雷达和辐射计都运行得完美无瑕，表现超出了团队的预期，”他说。“卫星只运行了48小时，团队就能够通过数据系统处理这些极其有限的数据。这证明了任务团队准备充分，也体现了大家迅速完成任务的动力。”
3月31日，任务控制人员将通过释放固定卫星天线的离合器，完成最终科学配置，并使卫星开始在轨道运行时旋转。届时，卫星将能够扫描约1,000公里（620英里）的范围，而不再仅仅观测航天器正下方的区域。
恩特卡比表示，卫星获取的这些仪器全球土壤湿度数据，还将使科学家能够全面了解地球三大循环——水、碳和能量——彼此相互联系的特性。
“我们希望从全球视角看待地球水循环，以了解环境如何运作，以及一些影响我们日常生活的应用，”恩特卡比说。“我们希望将感知环境的技术能力提升到与医学成像同等的水平。”他接着说，SMAP体现了在CEE课堂上所传授的经验教训。
SMAP的科学观测工作将于5月初开始，并每两到三天提供一幅全球土壤湿度高分辨率地图。
本文由 麻省理工学院新闻合作发布。刊发本文并不意味着世界经济论坛认可其中观点。
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作者：Kelsey Damrad为麻省理工学院新闻撰稿。
图片：在这张长曝光照片中，一枚搭载NASA土壤湿度主动被动探测（SMAP）观测站的联合发射联盟德尔塔II型火箭，正从加利福尼亚州范登堡空军基地的2号航天发射场发射升空。路透社/NASA/Bill Ingalls/通过路透社提供
