碳衛(wèi)星助力城市碳排放監(jiān)測(cè)

        近日，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所首次利用中國(guó)碳衛(wèi)星觀測(cè)定量識(shí)別和計(jì)算城市碳排放，這也是中國(guó)碳衛(wèi)星首次成功用于城市二氧化碳排放的定量監(jiān)測(cè)，從而實(shí)證中國(guó)碳衛(wèi)星有城市級(jí)別碳排放監(jiān)測(cè)的能力。

 

        專家介紹，利用碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星進(jìn)行全球人為排放的監(jiān)測(cè)更具優(yōu)越性、準(zhǔn)確性也更高，但難點(diǎn)在于，如何定量區(qū)分二氧化碳濃度變化源來自人為排放還是自然過程。化石燃料燃燒為二氧化碳人為排放的主要來源，而石油等化石燃料的燃燒伴隨排放二氧化氮，即人為排放二氧化碳和二氧化氮具有較強(qiáng)的同源性，因此，理論上通過兩者的同步監(jiān)測(cè)，就可以有效地計(jì)算出人為的碳排放量。

 

        中國(guó)碳衛(wèi)星——全球二氧化碳監(jiān)測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（TanSat）是世界第三顆溫室氣體衛(wèi)星，于2016年12月22日順利發(fā)射升空并在軌運(yùn)行，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全球大氣二氧化碳柱平均干空氣混合比的高精度監(jiān)測(cè)，為碳排放科學(xué)研究提供衛(wèi)星資料。它帶在“身上”的，有我國(guó)科研人員自主研發(fā)的高光譜與高空間分辨率二氧化碳探測(cè)儀、多譜段云與氣溶膠探測(cè)儀等探測(cè)設(shè)備。

 

        在研究中我們選取了我國(guó)唐山（2018年5月6日）的樣例，定量計(jì)算了人為碳排放和二氧化氮的相關(guān)性。計(jì)算結(jié)果和排放清單給出的結(jié)果一致，論證了通過聯(lián)合應(yīng)用中國(guó)碳衛(wèi)星和其它衛(wèi)星的協(xié)同觀測(cè)，可以對(duì)二氧化碳和二氧化氮的排放比例進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)。同時(shí)，這也標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)具備空間監(jiān)測(cè)人為活動(dòng)碳排放的能力。

 

        有了觀測(cè)數(shù)據(jù)只是第一步，接下來是數(shù)據(jù)的反演——

 

        太陽輻射在大氣中是如何傳輸?shù)模看髿馍⑸?、吸收有什么特征？中?guó)科學(xué)院大氣物理研究所的科研團(tuán)隊(duì)研制出了中國(guó)碳衛(wèi)星二氧化碳濃度反演算法，高精度模擬，精確地刻畫，這些問題，迎刃而解。

 

        正因?yàn)橛辛诉@樣精度優(yōu)、效率高的算法，全球大氣二氧化碳含量的實(shí)時(shí)變化情況可以真實(shí)、客觀地反映出來，碳源匯的定量計(jì)算與監(jiān)測(cè)也有了依據(jù)。

 

        這顆“碳衛(wèi)星”獲得了許多優(yōu)秀的成果：2017年9月，首幅全球二氧化碳分布圖問世，平均精度達(dá)到2.11ppm；2020年，中科院大氣物理所劉毅團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了數(shù)據(jù)質(zhì)量和反演算法，將數(shù)據(jù)精度提升到1.5ppm，并獲得陸地生態(tài)系統(tǒng)日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒鈹?shù)據(jù)產(chǎn)品；2021年，獲取了中國(guó)“碳衛(wèi)星”首個(gè)全球碳通量數(shù)據(jù)集。

 

        目前，我國(guó)下一代碳衛(wèi)星的論證設(shè)計(jì)工作已經(jīng)開始，衛(wèi)星的研制工作也即將啟動(dòng)。據(jù)介紹，下一代碳衛(wèi)星不僅將提高排放量估算的準(zhǔn)確性，也將同時(shí)具備協(xié)同的二氧化氮觀測(cè)能力，以用于更好地對(duì)人為碳排放量進(jìn)行獨(dú)立測(cè)算。