अंतरिक्ष अन्वेषण के अलावा, नासा अपनी प्राथमिकताओं और प्रयासों का एक बड़ा हिस्सा पृथ्वी के निरंतर अवलोकन को समर्पित करता है। अपने अर्थ विज्ञान प्रभाग के माध्यम से, यह एजेंसी अनगिनत मिशनों का प्रबंधन करती है। ये मिशन कक्षा में उपग्रहों से लेकर जमीनी सुपरकंप्यूटरों तक का उपयोग करते हैं, जिससे वैश्विक जलवायु परिवर्तनों को वास्तविक समय में ट्रैक करने के लिए एक एकीकृत तकनीकी नेटवर्क बनता है।
इस संरचना का आधार पृथ्वी अवलोकन प्रणाली (EOS) है, जिसमें निम्न पृथ्वी कक्षा में उपग्रह शामिल हैं। टेरा और एक्वा जैसे उल्लेखनीय उपकरण वनस्पति आवरण और बादलों की मात्रा को रिकॉर्ड करने के लिए जिम्मेदार हैं। इसके अतिरिक्त, लैंडसैट कार्यक्रम, जो पचास वर्षों से अधिक पुराना है, भूमि उपयोग में बदलाव और वनों की कटाई की प्रक्रिया का दस्तावेजीकरण करता है।
कई अन्य मिशन ऐसी तकनीकों का उपयोग करते हैं जो नंगी आंखों से दिखाई देने वाले चर को मापने के लिए परिष्कृत हैं। GRACE-FO (गुरुत्वाकर्षण पुनर्प्राप्ति और जलवायु प्रयोग - निरंतरता) उपग्रह पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण में उतार-चढ़ाव की निगरानी करता है, जो पानी के द्रव्यमान की गति और ग्लेशियरों के पिघलने के कारण होता है। यह नासा और जर्मन एयरोस्पेस सेंटर (DLR) के बीच 2018 में शुरू किया गया एक सहयोग है, जिसका उद्देश्य मूल GRACE मिशन को आगे बढ़ाना है। दोनों उपग्रह गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में सूक्ष्म परिवर्तनों को मापते हैं, जिससे बर्फ के द्रव्यमान, जलभृतों, महासागरों और पृथ्वी प्रणाली के अन्य तत्वों में परिवर्तनों की निगरानी संभव होती है।
हाल ही में, SWOT (सतह जल और महासागर स्थलाकृति) उपग्रह में ग्रह के लगभग सभी सतही जल को मानचित्रित करने की क्षमता है, जिसमें नदियाँ, झीलें और महासागर शामिल हैं, अभूतपूर्व सटीकता के स्तर के साथ। वैश्विक तापन की निगरानी के लिए, एजेंसी इन्फ्रारेड रेडियोमीटर का उपयोग करती है, जो सतह और ऊपरी वायुमंडल दोनों में तापमान के रुझानों का पता लगाते हैं। समानांतर रूप से, सेंटिनल-6 और जेसन मिशनों द्वारा किया गया रडार अल्टीमेट्री, ग्लेशियल पिघलने और पानी के तापीय विस्तार के परिणामस्वरूप समुद्र के स्तर में वृद्धि को मापता है।
वायुमंडलीय विश्लेषण के संबंध में, ग्रीनहाउस प्रभाव को बढ़ावा देने वाली गैसों की पहचान करने के लिए उच्च सटीकता वाले सेंसर की आवश्यकता होती है। कार्बन ऑर्बिटल ऑब्जर्वेटरी (OCO) जैसे उपकरण कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन के उत्सर्जन स्रोतों और प्राकृतिक सिंक दोनों का मानचित्रण करते हैं। अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) पर स्थापित EMIT (पृथ्वी की सतह के खनिज धूल स्रोतों की जांच) उपकरण एक स्पेक्ट्रोग्राफ का उपयोग करके पृथ्वी द्वारा परावर्तित सूर्य के प्रकाश का विश्लेषण करके इन मापों के दायरे का विस्तार करता है।
ब्राज़ीलियाई एस्ट्रोबायोलॉजिस्ट राइसा एस्ट्रेला, जो नासा के जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी (JPL) में शोधकर्ता हैं, सीधे इस सेंसर के डेटा प्रोसेसिंग में भाग लेती हैं। ओलहार डिजिटल के साथ बातचीत में, उन्होंने स्पष्ट किया कि उपयोग की जाने वाली पद्धति एक्सोप्लैनेट के विश्लेषण में लागू पद्धति के समान है। उन्होंने कहा: 'इस परावर्तित प्रकाश की जानकारी के साथ, हम खनिजों से लेकर प्लास्टिक की उपस्थिति तक कई सामग्रियों के संकेतों की पहचान कर सकते हैं। प्लास्टिक बहुत विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को परावर्तित करता है, जिससे हमें यह पता लगाने की अनुमति मिलती है कि यह सामग्री ग्रह पर कहाँ जमा है।'
शोधकर्ता के अनुसार, कक्षीय ट्रैकिंग संयुक्त राष्ट्र (UN) द्वारा मैप किए गए बड़े वैश्विक संकटों, जिसमें 1970 के दशक से बढ़ रहा प्लास्टिक प्रदूषण और जैव विविधता का नुकसान शामिल है, से लड़ने में मदद करती है। अंतरिक्ष निगरानी का उद्देश्य मानव गतिविधि के प्रभावों से प्रकृति की रक्षा करना भी है, जिसमें ब्राजील के क्षेत्र पर विशेष ध्यान दिया जाता है। एस्ट्रोबायोलॉजिस्ट ने इस बात पर प्रकाश डाला: 'ब्राजील पृथ्वी पर जैव विविधता में नंबर एक देश है। मुझे ऐसे देश से आना बहुत गर्व की बात लगती है जिसमें दुनिया में सबसे अधिक जैव विविधता है।'
हालांकि, राइसा चेतावनी देती हैं कि यह प्राकृतिक विरासत लगातार खतरों का सामना कर रही है। उन्होंने जोर देकर कहा: 'यह एक ऐसी जैव विविधता है जो खतरे में है, और जो खतरे में रहेगी, न केवल जलवायु परिवर्तन के मुद्दे से, बल्कि मानवजनित प्रगति के मुद्दे से भी, जैसा कि हम ब्राजील में जानते हैं, कृषि-पशुपालन का मुद्दा, सोयाबीन का विस्तार, वनों की कटाई का मुद्दा है, जो हमारे जंगल और जैव विविधता को नष्ट कर रहा है, जो अभी भी पृथ्वी पर नंबर एक है, लेकिन अगर हम समय पर ध्यान नहीं देते हैं तो यह नहीं रह सकता।'
इन तीव्र परिवर्तनों पर नज़र रखने के लिए, नासा कई तरीकों को लागू करता है। उदाहरण के लिए, ध्रुवीय टोपी का मूल्यांकन करने के लिए, आइससेट-2 (बर्फ, बादल और उजागर भूमि के ऊंचाई माप के लिए उपग्रह) LiDAR (प्रकाश द्वारा दूरी का पता लगाना और मापन) तकनीक का उपयोग करता है। यह प्रणाली पृथ्वी की सतह पर लेजर पल्स भेजती है और सेंसर तक प्रकाश के लौटने के समय को मापती है, जिससे कुछ सेंटीमीटर की सटीकता के साथ बर्फ की परत की मोटाई और भिन्नता निर्धारित करना संभव हो जाता है।
जेपीएल की शोधकर्ता के सारांश के अनुसार, इन विभिन्न उपकरणों के संयोजन से भविष्य के मॉडलिंग को सक्षम किया जाता है: 'नासा के कई सेंसर हैं - EMIT, जिस पर मैं काम करती हूं, उनमें से एक है - लेकिन कई अन्य हैं जो हमारे ग्रह के विभिन्न गुणों की निगरानी करते हैं, जैसे तापमान, वनस्पति की प्रकाश संश्लेषण गतिविधि और वायुमंडल में CO2 और मीथेन का स्तर। वे पृथ्वी प्रणाली का एक एकीकृत दृष्टिकोण प्रदान करने के लिए मिलकर काम करते हैं। हम वैज्ञानिक इन डेटा का उपयोग ग्रह के स्वास्थ्य का विश्लेषण करने और भविष्य के जलवायु मॉडल और अनुमानों को खिलाने के लिए करते हैं, ताकि अमेज़ॅन के मामले में हमारी जैव विविधता में एक टर्निंग पॉइंट तक पहुंचने से रोका जा सके।'
ये सभी कक्षीय रिकॉर्ड अंतरराष्ट्रीय जलवायु अनुसंधान का समर्थन करने वाले डेटा का एक निरंतर प्रवाह उत्पन्न करते हैं। ये संयुक्त संकेतक वैज्ञानिकों को दीर्घकालिक पैटर्न पहचानने और जलवायु परिवर्तन के सामने ग्रह की विभिन्न प्रणालियों के परस्पर क्रिया को समझने में मदद करते हैं।
यह अंतरिक्ष डेटा संग्रह नासा के ग्रीनबेल्ट, मैरीलैंड राज्य में स्थित जलवायु सिमुलेशन केंद्र में अपना उद्देश्य पाता है। वहां, सुपरकंप्यूटर प्रतिदिन पेटबाइट्स की जानकारी संसाधित करते हैं ताकि गॉडार्ड अर्थ ऑब्जर्वेशन सिस्टम (GEOS) मॉडल चला सकें, जो महासागरों, वायुमंडल, मिट्टी और बर्फ से ढके क्षेत्रों के डेटा को एकीकृत करने वाला एक जटिल गणितीय सिमुलेशन है।
आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस और मशीन लर्निंग इस कार्य को और बेहतर बनाते हैं। उन्नत एल्गोरिदम तेजी से उपग्रह छवियों की विशाल मात्रा का विश्लेषण करते हैं ताकि जंगल की आग के फोकस, अवैध वनों की कटाई और चरम मौसम घटनाओं के उद्भव का पता लगाया जा सके, जिससे समाज के लिए तेज प्रतिक्रिया और अलर्ट सुनिश्चित होते हैं। इस संचालन का एक उल्लेखनीय पहलू एजेंसी की ओपन डेटा नीति है; एकत्र की गई सभी जानकारी पृथ्वीडेटा प्लेटफॉर्म पर मुफ्त में उपलब्ध कराई जाती है, जिससे सरकारों, अनुसंधान संस्थानों और वैश्विक स्टार्टअप्स को जलवायु प्रभावों के अनुकूलन और मुकाबला करने के लिए प्रभावी रणनीतियाँ विकसित करने हेतु पारदर्शिता मिलती है।
