视角|?全球地表覆盖变化监测动态（COVID-19）

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全球地表覆盖变化监测动态

• 新冠疫情下废弃的威尼斯泻湖
• 美国NASA监测全球应对COVID-19的环境信号
• 新型冠状病毒肺炎对中国的二氧化氮的影响
• 美国NASA资助四个研究新冠病毒影响的项目

新冠疫情下废弃的威尼斯泻湖

意大利政府于2020年3月9日对全国实行封锁，从而大幅度减少了威尼斯的船只（包括水上巴士以及游轮）航行。从哥白尼哨兵2号（Sentinel-2）所捕获的影像可以看出，在意大利为限制新型冠状病毒疫情的传播的各项举措下，威尼斯著名水路的船只交通明显减少。下图影像分别拍摄于2020年4月13日和2019年4月19日，图像对比可看出船只通行锐减。与去年相比，大运河和朱代卡岛海峡几乎空了，从威尼斯到穆拉诺岛的交通似乎已不存在。据意大利新闻社（ANSA）称，复活节期间威尼斯的街道与运河几乎保持空置—只有警员在街道与水路巡逻。同时，封锁导致整个欧洲的空气污染急剧下降，尤其是在罗马和意大利北部的波谷。

图1 2019年与2020年威尼斯泻湖哥白尼哨兵2号影像对比图

关于哥白尼哨兵

哥白尼哨兵是一组由欧盟所有的专用卫星，旨在提供丰富的数据和图像，这些数据和图像对于欧盟的哥白尼环境计划至关重要。欧盟委员会牵头并协调该计划，以改善环境管理和保护生命。欧洲航天局（ESA）负责空间部分，代表欧洲联盟负责开发Copernicus Sentinel卫星系列，并确保哥白尼Copernicus服务的数据流，而哥白尼哨兵（Copernicus Sentinels）的业务已委托给欧空局（ESA）和欧洲气象卫星组织（EUMETSAT）。

原 及图片：

http://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth

美国NASA监测全球应对COVID-19的环境信号

新型冠状病毒（COVID-19）疫情期间，美国航天局（NASA）的地球观测卫星编队一直在持续运转、收集关键观测数据以了解地球由于新冠疫情的限制而产生的反应。NASA远程收集和分析全球范围内的卫星和地面数据，通过分析现有的长时序数据并资助相关前沿研究来帮助描绘和理解全球环境信号。

持续观测夜间地球空气质量有助于提供直接实例，阐明地球系统如何应对人类行为变化。在太空，美国宇航局（NASA）“Aura”卫星上的臭氧监测仪(OMI)和欧洲航天局(ESA)“Sentinel-5P”卫星上的对流层监测仪(TROPOMI)提供了因人类居家避难而导致的全球二氧化氮(NO2)水平迅速下降的影像支撑数据。

图1. 美国东北部空气污染，特别是对流层二氧化氮(NO2)由于COVID-19反应的减少。

OMI自2004年首次发射以来持续测量空气污染物二氧化氮（NO2）总浓度。此外，美国航天局（NASA）与美国海洋和大气管理局(NOAA)联合发射的 Suomi NPP卫星的可见红外成像辐射计（Visible Infrared Imaging Radiometer Suite，VIIRS）也正持续进行观测。该星自2011年以来长期观测地球夜光，以帮助支持短期天气预 、灾难响应及其他应用程序，并为全球人类活动中的最新变化提供了宝贵见解。上述卫星与NASA全球地球观测卫星编队的其他成员以及半自主地面传感器 络测量等一起，继续观测着地球上不断变化的空气、陆地、海洋、冰和水。

NASA现有数据集也被用于帮助理解COVID-19的传播。例如，美国航天局社会经济数据和应用中心(SEDAC)发布了一种新的交互式地图工具，将全球年龄和性别数据与美国约翰霍普金斯大学医学冠状病毒资源中心关于COVID-19传播的最新数据进行可视化。这一免费工具对于那些无法获得空间人口数据的国家可能大有作用。另外，对地观测组织(GEO)中有一名为“健康社区实践”的组织（Health Community of Practice），是一个基于全球 络,专门使用环境观测数据来支撑和改善各级卫生决策的组织。NASA作为其主席成员，正在该组织框架下与各相关方共享研究、应用和活动进展与成果，以不断增进人类对于COVID-19传播和影响的认识。随着2019冠状病毒病使地面数据收集面临风险，卫星信息变得更加重要。NASA还与美国农业部合作，支持使用遥感信息来评估作物产量，这一信息对于评估国家粮食供应和粮食政策，确保在新冠大流行期间国家粮食供应至关重要。

全球应对COVID-19所产生的其他地球信号仍有待发现。为此，NASA正在通过以下途径推进研究：一是资助新的科学研究，并扩大现有项目；二是接受新的研究建议，快速响应地球科学新型研究。三是继续利用现的伙伴关系，促进新的伙伴关系。

https://www.nasa.gov/feature/nasa-monitors-environmental-signals-from-global-response-to-covid-19

新型冠状病毒肺炎对中国的二氧化氮的影响

图1. 新型冠状病毒肺炎期间中国的二氧化氮浓度图

2020年3月19日，欧洲航天局利用哥白尼哨兵5P卫星上的Tropomi仪器监测数据得出，中国湖北省爆发新型冠状病毒后，中国停止了日常活动，关闭工厂，导致1月下旬至2月下旬中国所有主要城市的二氧化氮浓度（由发电厂，工业设施和车辆释放的二氧化氮浓度）大大降低。浓度的下降也与农历新年相吻合，每年通常都会看到类似的下降。

哥白尼大气监测局（CAMS）观察到，与前三年相比，2020年2月细颗粒物（最重要的空气污染物之一）减少了。通过将卫星观测结果与详细的大气层计算机模型相结合，他们的研究表明，在中国大部分地区，地表颗粒物减少了约20-30％。利用哥白尼Sentinel-5P卫星的数据，可以获得从2019年12月20日到2020年3月16日的二氧化氮浓度，通过10天的移动平均值发现，1月下旬浓度下降明显，与全国检疫相吻合，从3月初开始，二氧化氮水平开始增加。最近的数据显示，意大利北部的空气污染有所减少，与此同时，全国范围内也采取了封锁措施以防止冠状病毒（COVID-19）传播。

哥白尼Sentinel-5（也称为Sentinel-5P）是当今在轨的7颗哥白尼卫星之一。它提供了对来自太空的二氧化氮和其他微量气体的最精确测量，致力于通过测量多种微量气体和气溶胶来监控空气污染。

欧空局研究人员认为，由于二氧化氮主要由交通和工厂生产，因此它是全球工业活动的一级指标。显而易见的是，由于COVID-19限制以及1月的农历新年，导致活动减少，导致中国的二氧化氮水平大幅下降。二氧化氮浓度降低的一部分归因于冠状病毒的影响。目前，与中国城市相比，欧洲的减排量约为40％，但这只是粗略的估算，因为天气也会对排放造成影响。欧空局还将进行详细的科学分析，在接下来的几个月内提供更多见解和量化结果。

http://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel-5P/COVID-19_nitrogen_dioxide_over_China

美国NASA资助四个研究新冠病毒影响的项目

近日，美国宇航局（NASA）的地球科学部正在支持科学界调查这种新冠病毒疫情所带来的诸多变化。通过其“快速反应和地球科学新研究（RRNES）计划”，该机构为选定的快速周转的项目提供资金支持，这些项目创新地利用卫星数据和其他NASA资源，以解决疫情对环境、经济和社会的不同影响。该机构最近资助了以下四个RRNES项目：

一、探索城市空气质量的不均衡增长

道路上客车的急剧减少导致许多城市地区的空气污染水平下降，尤其是二氧化氮（NO2）。但是，对卫星数据的初步分析表明，全球各城市在其锁定期内NO2浓度的下降并不一致。例如，与美国许多城市相比，中国和意大利的城市的污染减少程度似乎更大、更突出。项目结合卫星遥感与天气、交通量和其他数据，阐明为什么我们看到了新冠病毒封锁对全球不同城市的空气质量产生不一致的影响。在新冠病毒危机期间，空气污染水平的准确信息对保护公众健康至关重要。项目还将通过加强对如何设计交通政策以最有效和最高效地改善空气质量的理解，来长期改善公共卫生。

二、减少空气污染对大气的影响

尽管卫星观测到包括二氧化氮在内的某些类型的空气污染已在全球范围内减少，但仍有待观察的是有害排放的减少将持续多久，以及这些变化对未来大气化学的影响。项目组正在制定一个流程，为科学家和利益相关方提供一种有效监控二者的方法。通过使用结合了卫星和气象数据的新数据驱动框架，将使NASA卫星资源更进一步发挥作用，以量化排放量的减少及其对空气质量化学的影响。计划将研究重点放在三个处于疫情不同阶段的地区，包括中国江汉平原（包括武汉）、意大利波谷和美国加利福尼亚南部污染地区，这些地区一直遵循不同的法规和政策以控制疫情，重点研究这三个区域的氮氧化物。并将已建立的框架快速用于其他区域和时间段，快速共享该项目生成的结果、算法和数据，从而追踪气体变化。

三、空气污染与水质的联系

进入空气的物质也会影响地球系统的其他部分，例如水质。项目组正在研究这种联系，以确定与新冠病毒相关的空气污染下降可能会对纽约附近长岛湾的沿海水质的影响。针对新冠病毒疫情的社会经济政策的反应已导致全球大气氮污染急剧下降。然而，对大气中沉积氮的影响以及沿海水生生态系统的变化仍然未知。项目利用地面和卫星平台的新测量数据来获取大气和水质状况的变化，将有助于填补我们的认知空白，认识营养物和污染物的空气-水交换，以及它们与环境法规、社会经济政策对策和决策的相互影响。

四、消除（夜间）疫情的经济影响

除环境变化外，抑制新冠病毒传播的措施还导致人类活动和全球活动发生重大变化。项目组正在使用卫星夜间光数据来帮助评估这场危机对能源使用、运输、迁移等当地和全球社会和经济的影响，以及控制病毒传播所采取的遏制措施的有效性，例如居家限制令。

项目组将使用可提供每日来自卫星的夜间光数据的NASA“黑色大理石”（Black Marble） 产品套件，以及人口、城市基础设施和当地疫情的应对信息，来开发新冠病毒地图和数据产品，能够从街道到全球几乎实时地跟踪这些反应。通过在精细空间尺度上使用NASA“黑大理石”产品跟踪反应，例如在子社区级别，还试图增进对不同城市化程度和监管水平的城市以及整个大都市地区对限制措施的反应的理解。该信息可向负责监督本次及今后疫情的利益相关方提供具体的疫情程度、持续时间以及恢复情况。

注：自2012年1月以来，NASA每日提供黑色大理石夜间照明产品套件（VNP46）产品，分辨率为500米，其数据来自索米国家极地轨道平台（SNPP）上的可见红外成像辐射计套件（VIIRS）日/夜波段（DNB）。（注解摘自 络）

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasa-funds-four-research-projects-on-covid-19-impacts