从天气预报到气候变化，美国航空航天局的AIRS建立了一个遗产

去年6月，美国国家航空航天局的AIRS仪器追踪到了太平洋西北部一场破纪录的热浪。AIRS仍然是天气预报的重要资源，在推出20年后，它也成为了解气候变化在此类天气事件中作用的资源。

大气红外探测器帮助研究人员预测天气、分析空气污染、监测火山和跟踪气候变化。还有更多。

4月13日，一场暴风雪在北达科他州的米诺特降下了4英尺的雪，新墨西哥州鲁伊多索市发生了一场由干旱引发的野火，肯塔基州的严重风暴引发了8场龙卷风。美国国家航空航天局的大气红外探测器（AIRS）帮助天气预报员预测这些事件，就像它自2002年发射以来一直在做的那样。但现在AIRS也帮助研究人员计算气候变化在这些极端天气事件中的作用。2002年5月，美国国家航空航天局的Aqua卫星发射了气象仪器，它在其他方面变得不可或缺，这是无法预见的。

位于南加州的美国航空航天局喷气推进实验室的AIRS科学团队负责人Joao Teixeira说：“了解21世纪头几十年发生的事情对于了解气候变化至关重要，没有比AIRS更好的记录来研究这一点了。”“我认为我们是这个宝贵数据集的守护者，这将是我们留给子孙后代的遗产。”

AIRS测量卫星下方空气的红外-热辐射，以创建大气温度和水蒸气的三维地图，这是任何天气的主要成分。事实证明，该仪器几乎立即取得了成功：在AIRS推出后的三年内，专业气象学家对预报的评估表明，将AIRS数据纳入天气预报模型会显著提高准确性。

AIRS于2002年搭载美国国家航空航天局的Aqua卫星发射，创建了空气和表面温度、水蒸气和云特性的3D地图。它的数据形成了特定时间和地点大气状态的“指纹”，为子孙后代的气候数据做出了贡献。

超越天气

AIRS仪器是一种将辐射分解为波长的光谱仪，就像棱镜一样。但是，早期的太空光谱仪有15或20个探测器，每个探测器都能观测到宽带红外波长，而AIRS有2378个探测器，每一个探测器都能感知特定的波长，每个探测器每天进行近300万次测量。数据质量和数量的巨大进步不仅成功地改善了天气预报，而且激发了世界各地航天机构新一代类似的星载仪器的灵感。

2002年，这项技术的推出需要创新的设计和熟练的施工来容纳数千个探测器。该仪器的创建者最终将探测器排列成17条长队，每条长队有两个探测器宽（为了在一个失败的情况下进行冗余），长约150个探测器，并将它们封装在一个焦平面组件上。喷气推进实验室AIRS项目经理Tom Pagano说：“当我第一次看到它时，我说，‘你一定是在开玩笑。’”。“这是当时的一项重大工程成就。”其他进展，如开发一种无摩擦低温冷却器来冷却AIRS的探测器，导致了一种持续时间非常长、非常稳定的仪器。

特谢拉说：“由于出色的工程技术，我们现在的数据质量几乎与20年前仪器问世时相同。”

对于科学家来说，从每年的天气变化中找出微小但持久的气候变化信号至关重要。随着全球气温比工业化前高出1.5摄氏度，AIRS 20年来的一致和多方面测量提供了首屈一指的全球变暖卫星记录。例如，还有其他关于单个温室气体或表面温度的卫星记录，但没有其他全球数据记录与AIRS数据集中的时间跨度和宽波长范围相匹配。

遗留建筑

帕加诺说，当AIRS发射时，任务团队渴望收集15年的数据。“我们付出了难以想象的努力来制造一种在轨道上不会失败的仪器。这就是我们在Aqua卫星上建造这些仪器的理念。”

随着数据的不断涌现，研究人员发现了它越来越多的用途。研究人员最近使用AIRS数据检测了汤加洪加哈派火山喷发产生的大气波。今年早些时候，研究人员还使用AIRS数据来量化湿度与流感爆发之间的联系。此外，AIRS数据用于跟踪云、二氧化碳、甲烷、臭氧和其他光谱特征在AIRS检测到的红外波长范围内的气体和污染物。

AIRS团队和其他研究人员仍在研究数据集的更多应用。帕加诺说：“这个乐器还有更多的东西可以挖掘。”“它的信息内容如此丰富。”