NASA微型PREFIRE卫星发现了地球风暴的隐藏驱动因素

这幅艺术概念图描绘了两颗相同的PREFIRE立方体卫星中的一颗，它们绕地球运行。NASA已将任务延长至2026年9月，并扩大了其范围，将重点从地球极地地区转移到整个地球。图片来源：NASA/JPL-Caltech

美国宇航局的PREFIRE（极地辐射能远红外实验）任务已延长至2026年9月，其范围将从极地重点扩展到监测整个地球。该任务使用两颗立方体卫星（每颗不超过鞋盒大小），研究水蒸气、云层和地球系统的其他部分如何捕获热量并阻止其逸出到太空。从这些测量中获得的见解可以改进天气预报，包括对风暴活动和极端天气严重程度的预测。

自2024年春季发射以来， PREFIRE项目一直在研究地球从北极和南极向太空释放多少热量。虽然热带地区吸收了大部分太阳能量，但风、风暴和洋流将大部分热量带到了较冷的极地地区，而这些地区接收的阳光要少得多。这些地区的冰、雪和云层随后将部分热量释放到太空，主要以远红外辐射的形式存在。热带地区吸收的热量与极地辐射出的热量之间的差异对全球气温产生了重大影响，并有助于驱动地球的气候和天气系统。

PREFIRE 的核心是由 NASA 位于南加州的喷气推进实验室研制的两台先进光谱仪。这些仪器可以探测电磁波谱中远红外部分的光，其感知范围是任何同类设备的 10 倍。这些数据为科学家提供了有关地表冰融化和冻结、季节性降雪变化以及云层变化等过程的新细节。

“PREFIRE 卫星显示，在较长的波长下，不同类型冰进入太空的辐射量可能相差高达 5%，”PREFIRE 在JPL的项目科学家 Brian Drouin 说。“使用较短波长对同一区域进行的测量则没有显示出这种差异。”

尽管PREFIRE立方体卫星一直在收集全球数据，但科学团队的主要任务是集中分析地球极地地区。未来，他们将扩展工作范围，收集世界其他地区的数据。

“我们有能力收集全球数据，而不仅仅是两极。我们能够做的是观察云层中影响地球与太空能量交换的冰粒大小，”PREFIRE 首席研究员、威斯康星大学麦迪逊分校的 Tristan L'Ecuyer 说道。“我们将能够将这些数据整合到天气预报模型中，以改进预报，并加深我们对水分循环方式的理解，水分循环方式会影响风暴的形成地点以及全球降水的移动方式。”

这些卫星位于所谓的异步近极轨道，每次经过两极附近，但每次间隔数小时。这提供了同一区域随时间变化的两张快照，使该任务能够捕捉短时间内发生的现象，例如云层对其下方区域温度的暂时影响。

美国宇航局的PREFIRE（极地辐射能远红外实验）是一项开创性的任务，旨在测量地球如何向太空辐射热量，特别是从极地地区辐射热量。极地地区的冰、云和雪在调节地球能量平衡方面发挥着关键作用。该任务使用两颗鞋盒大小的立方体卫星，配备了由美国宇航局喷气推进实验室开发的先进光谱仪，可以探测其他仪器无法探测到的远红外波长。

该航天器由蓝色峡谷技术公司制造，并于2024年5月和6月搭载美国火箭实验室（Rocket Lab USA）的电子火箭从新西兰发射升空。进入轨道后，卫星开始收集全球热量损失数据，尤其关注北极和南极地区。这些信息由威斯康星大学麦迪逊分校处理，该校研究人员将其整合到模型中，以更好地理解云层行为、冰层动态和风暴发展。

PREFIRE 由美国宇航局喷气推进实验室为该机构的科学任务理事会管理，预计将通过揭示导致风暴、降水和长期气候模式的隐藏热流来加强气候科学并改善全球天气预报。

编译自/scitechdaily