NASA, National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), och United States Geological Survey (USGS) bör implementera ett samordnat tillvägagångssätt för sina rymdbaserade miljöobservationer för att ytterligare främja geovetenskap och tillämpningar under det kommande decenniet, säger en ny rapport från National Academies of Sciences, Teknik, och medicin. Detta tillvägagångssätt bör baseras på viktiga vetenskapliga frågor inom områden som att minska klimatosäkerheten, förbättra väder- och luftkvalitetsprognoser, förutsäga geologiska faror, och förstå havsnivåhöjningen. Rapporten rekommenderar också att man bygger en robust, uthållig, och balanserat amerikanskt program för jordobservationer från rymden som kommer att göra det möjligt för myndigheterna att strategiskt främja vetenskapen och tillämpningarna med begränsade resurser.

"De senaste 60 åren av jordobservation från rymden visar oss att vår planet förändras på flera sätt och av många anledningar, sa Bill Gail, teknisk chef vid Global Weather Corporation och medordförande i kommittén som genomförde studien och skrev rapporten. "Förändringar i klimatet, luftkvalitet, vattentillgång, och jordbruksjordens näringsämnen drivs till stor del av människor. Att anamma detta nya paradigm att förstå en föränderlig jord och bygga ett robust program för att ta itu med det är en stor utmaning för det kommande decenniet."

Detta är den andra National Academies decadalundersökning för geovetenskap och tillämpningar från rymden. Bygger på den första decadalundersökningen, som publicerades 2007, den identifierar högsta vetenskapsprioriteringar, observationsbehov, och möjligheter för amerikanska rymdbaserade jordobservationer under det kommande decenniet.

Under det senaste decenniet, rapporten säger att rymdbaserade jordobservationer – som ger ett globalt perspektiv på jorden – har förändrat vår vetenskapliga förståelse av planeten, avslöjar att det är ett integrerat system av dynamisk interaktion mellan atmosfären, hav, landa, is, och det mänskliga samhället. Dessa observationer spelar också en avgörande roll för nationell säkerhet. Till exempel, Att förstå havsnivåhöjningen och effekterna av havsuppvärmningen i samband med klimatförändringar är viktigt för marina operationer.

"Information om geovetenskap spelar nu en viktig roll i vårt dagliga liv, och vi kommer att inse de komplexa och ständigt föränderliga sätten på vilka jordens processer sker, sa Waleed Abdalati, chef för Cooperative Institute of Research in Environmental Sciences vid University of Colorado, Flyttblock, och medordförande i kommittén. "För att utvecklas som samhälle, vi måste fokusera på att förstå och på ett tillförlitligt sätt förutsäga de många sätt på vilka jorden förändras."

Kommittén utvecklade en uppsättning av 35 nyckelfrågor om geovetenskap och tillämpningar som spänner över hela skalan av jordsystemvetenskap. Frågorna behandlar heltäckande områden där framsteg inom geovetenskap och informationskapacitet behövs mest för att förbättra kunskapen om det komplexa jordsystemet och möjliggöra utvecklingen av många tillämpningar som möjliggör ett hållbart och blomstrande samhälle. Några av de högsta prioriterade frågorna som identifierats av kommittén är:

• Hur kan miljöförutsägelser om väder och luftkvalitet utökas för att sömlöst förutse jordsystemets förhållanden vid ledtider på en vecka till två månader?
• Hur gör antropogena klimatförändringar, markanvändning, vattenanvändning, och vattenlagring interagerar och modifierar vatten- och energikretsloppen, och vilka är konsekvenserna på kort och lång sikt?
• Vilka processer bestämmer de långsiktiga variationerna och trenderna i luftföroreningar och deras efterföljande långsiktiga återkommande och kumulativa effekter på människors hälsa, lantbruk, och ekosystem?
• Vad är strukturen, fungera, och biologisk mångfald av jordens ekosystem, och hur och varför förändras de i tid och rum?
• Hur mycket kommer havsnivåerna att stiga under det kommande decenniet, och vilken roll kommer inlandsisar och havsvärmelagring att spela?
• Hur kan storskaliga geologiska faror exakt prognostiseras inom en socialt relevant tidsram?

För att ta itu med dessa frågor, Kommittén rekommenderade att implementera ett innovativt observationsprogram som bygger på de befintliga och planerade instrumenten och satelliterna från USA och det internationella samfundet. Det föreslagna programmet speglar nya behov i samband med åtta prioriterade observationer, inklusive aerosoler, moln och nederbörd, Jordens massrörelser, globala mark- och vegetationsegenskaper, deformation och förändringar på jordens yta, och tre andra att väljas ut konkurrenskraftigt bland sju kandidater. Var och en av dessa ska mätas genom ett rymdbaserat instrument eller svit av instrument, och tillsammans är avsedda att säkerställa en effektiv utforskning av de högsta prioriteringarna bland undersökningens 35 nyckelfrågor inom vetenskap och tillämpningar.

Investeringar i jordobservationskapacitet har misslyckats med att hålla jämna steg med de ökande informationsbehoven hos företag och individer och det övergripande värdet av denna information för nationen, säger rapporten. Även om budgetrestriktioner kommer att förbli ett praktiskt problem under det kommande decenniet när det gäller framsteg med nya rymdbaserade observationsmöjligheter, kommittén rekommenderade innovativa metoder för att uppnå framsteg inom dessa begränsningar.

Forskningsprioriteringar och -mål i denna rapport har utvecklats av en primär styrgrupp baserat på input från fem tvärvetenskapliga studiepaneler. Panelerna och kommittén fick också över 300 skriftliga vitböcker från forskarvärlden som svar på två separata förfrågningar om input. Dessutom, undersökningen hade ett kontinuerligt engagemang med samhället via stadshus som hölls under årliga möten i ett antal professionella föreningar, samt via webbseminarier, nyhetsbrev, och genomgångar.