隨著2019年即將結束，新的十年即將來臨，我們回顧全球科學家揭示的所有重要地球科學。這是一個總結我們所學到的一切，並利用這些洞察力更好地理解和可靠地預測我們的星球在未來幾十年中的許多變化方式的途徑。
我們的星球是一個相互關聯的系統，每一個新的發現都會帶來新的理解和新的探索途徑。我們的氣候正在發生變化，各個國家的宇航局的航天器和科學在過去十年中從許多角度和角度對其進行了研究。以下是美國宇航局太空船在過去十年裡所取得的科學成就，以及未來幾十年裡需要研究的重要課題。
2012年：北極海冰成為衛星時代最小範圍
2012年，北極海冰覆蓋達到了迄今為止從太空觀測到的最小點，此後幾年，科學家們觀察到冰蓋進一步縮小。對海冰損失的研究為氣候變化引發的反饋循環帶來了新的見解。過去，北極的海冰覆蓋保護了這個地區免受氣候變暖的影響。因為冰的表面比黑暗的海洋明亮得多，所以它反射的光和熱更多。隨著冰層的消失，海洋現在吸收了熱量，加速了北極地區的變暖。
這種海冰損失也被發現影響海冰的平均年齡，持續多年的季節性覆蓋越來越少。現在，許多多年冰已經消失，冰厚度和年齡的進一步變化將更加緩慢，因為現在大部分海冰是季節性的，隨著夏季融化。在未來幾年，繼續從空中和太空平臺監測北極海冰，對於瞭解該地區氣候變化的影響至關重要。
2013年：地球單日二氧化碳含量首次突破400 ppm
2013年5月，全球平均二氧化碳濃度突破百萬分之400的水平，此後繼續上升。在2017，年最低CO2濃度也達到400 ppm水平，進一步鞏固了跟蹤大氣中二氧化碳水平的重要性。像軌道碳觀測站2（OCO-2）這樣的衛星任務已經增加了對大氣CO2的天基全球測量，其精度、分辨率和覆蓋範圍都需要在區域尺度上表徵源和匯（通量）。軌道碳觀測站3號（OCO-3）於2019年發射升空，以擴大OCO-2的視野，將其儀器重點放在大城市。
當OCO-2和OCO-3不研究二氧化碳時，他們仍然在努力測量植物生長。OCO-2科學小組發現，他們的儀器也可以用來跟蹤植物光合作用時發出的微量輝光，並且一直在與該項目的其他科學目標一起研究植物的健康和壓力
2019年：臭氧洞是發現以來有記錄以來最小的
描述：2019年的臭氧空洞在9月8日達到了630萬平方英里（1640萬平方公里）的峰值。今年南極上空高層大氣的異
美國宇航局自首次發現臭氧空洞以來一直在對其進行持續研究，2019年已顯示出迄今為止最小的空洞。通常，它長到800萬平方英里的大小，但在過去的一年裡，它的最大值是630萬英里。雖然這對臭氧層空洞來說是個好消息，但它並不是完全由從簽署《關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》開始的修復造成的。由於沒有其他系統在起作用，在1987年被禁止使用後，大氣中氟氯烴（CFCs）的減少將導致臭氧空洞達到2070年左右的過去水平。
南極的臭氧空洞形成於南半球的深冬，因為返回的太陽光開始消耗臭氧層。這些反應涉及化學活性形式的氯和溴，這些形式的氯和溴來自於人造化合物。導致它們形成的化學反應包括髮生在雲粒子表面的化學反應，這些雲粒子形成於寒冷的平流層層，最終導致破壞臭氧分子的失控反應。在較暖的溫度下，形成的極地平流層雲團較少，持續時間也不長，從而限制了臭氧消耗過程。
較小的空洞部分是由於大氣中氟氯化碳的減少，但也由於溫度的升高。在較暖的溫度下，形成的極地平流層雲團較少，而且不會持續太久，從而限制了臭氧消耗過程。
美國宇航局和美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）以互補的方法研究臭氧空洞。美國宇航局的三顆衛星從太空測量臭氧，Aura的微波肢體探測儀估計大氣中的氯含量。與此同時，美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的工作人員從地面發射了攜帶臭氧測量儀器的氣象氣球，提供了另一組數據與天基記錄配對。
這兩個機構將在未來幾年繼續研究臭氧空洞及其如何受到氣候變化的影響。
2019年：衛星數據記錄顯示氣候變化對火災的影響
上圖顯示了Terra和Aqua MODIS在2019年8月15日至22日期間在巴西觀測到的活躍火災探測。大火的位置，用橙色顯示，已經覆蓋在VIIRS獲取的夜間圖像上。在這些數據中，城鎮呈現白色；森林地區呈現黑色；熱帶草原和林地（巴西稱為塞拉多）呈現灰色。請注意，巴西帕拉州和亞馬孫州的火災探測集中在BR-163和BR-230公路沿線的地帶。
從2015年的一項研究顯示，火災季節正在變長，到衛星記錄顯示來自太空的類似影響，越來越清楚，火災季節越長、越猛烈也是氣候變化的影響。過去20年的衛星記錄顯示，在氣溫上升和氣候乾燥的地方，火災活動有大規模增加的趨勢。乾燥的氣候導致植物死亡和乾枯時燃燒燃料的增加。此外，夜間較暖的溫度會導致火災持續數天，較冷的溫度可能會抑制火災並阻止其急劇蔓延。
美國航天局正在繼續研究來自太空的火災觀測，並已經展開了空中和地面的地球探險，如FIREX-AQ，以進一步研究更頻繁的火災對我們星球和人類健康的影響。
2019年：格雷斯展示了中西部洪水的分量
2019年5月，由於美洲中西部洪水氾濫，北美的質量幾乎完全高於長期平均水平，徑流使大湖區達到創紀錄水平。
2019年5月，在經歷了密西西比河流域有史以來最潮溼的12個月之後，該地區承受的水量比平均值多8至12英寸（200至300毫米）。美國航天局於2018年5月發射的重力恢復和氣候實驗後續任務（GRACE-FO）的最新數據顯示，該流域的蓄水量有所增加，向東延伸至大湖區周圍。
GRACE-FO是GRACE的後續任務，它建立了一個跟蹤水團運動、研究洪水、乾旱和冰融化的15年數據記錄。格蕾絲的一些發現包括測量格陵蘭島和南極冰原的融化。從2002年4月到2009年3月（7年）格陵蘭島的質量損失趨勢是-219億噸/年（Gt/yr）。從2009年到2016年，格陵蘭島未來7年的質量損失趨勢是-319 Gt/年。南極洲的融化程度較小，但有一個更明顯的加速發生。同樣的七年，從2002年到2009年，南極洲的趨勢是-73 Gt/年。然後，從2009年到2016年，趨勢是-165 Gt/年。
"格蕾絲－佛"號雙宇宙飛船被用來測量整個地球上的水質量變化，為科學家、決策者和資源管理者提供了一個精確的測量方法，不僅在地球表面，而且在土壤層和地下蓄水層中都能測量到保留了多少水。監測這些變化提供了地球氣候的獨特視角，對人類有著深遠的好處，例如瞭解洪水和乾旱的可能性和後果。
隨著全球氣候的變化，GRACE-FO的持續研究將在未來十年內發揮重要作用，幫助科學家監測全球水的運動。
2020年及以後：即將執行的任務
美國宇航局的地球科學計劃正在不斷髮展，目前正在建造許多任務。在眾多正在開發的任務中，有兩項任務需要密切關注：地表水和地形（SWOT）任務和NASA-ISRO合成孔徑雷達（NISAR）任務，這兩項任務都將在未來幾年內發射。每一個正在開發的新任務都將為地球科學提供一個新的角度，並將有助於更好地理解控制我們星球的複雜和相互關聯的系統。
