近日，中國科學院大氣物理研究所首次利用中國碳衛星觀測定量識別和計算城市碳排放，這也是中國碳衛星首次成功用于城市二氧化碳排放的定量監測，從而實證中國碳衛星有城市級別碳排放監測的能力。
專家介紹，利用碳監測衛星進行全球人為排放的監測更具優越性、準確性也更高，但難點在于，如何定量區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的同源性，因此，理論上通過兩者的同步監測，就可以有效地計算出人為的碳排放量。
中國碳衛星——全球二氧化碳監測科學實驗衛星（TanSat）是世界第三顆溫室氣體衛星，于2016年12月22日順利發射升空並在軌運作，其目標是實現全球大氣二氧化碳柱平均幹空氣混合比的高精度監測，為碳排放科學研究提供衛星資料。它帶在“身上”的，有我國科研人員自主研發的高光譜與高空間分辨率二氧化碳探測儀、多譜段雲與氣溶膠探測儀等探測設備。
在研究中我們選取了我國唐山（2018年5月6日）的樣例，定量計算了人為碳排放和二氧化氮的相關性。計算結果和排放清單給出的結果一致，論證了通過聯合應用中國碳衛星和其他衛星的協同觀測，可以對二氧化碳和二氧化氮的排放比例進行定量監測。同時，這也標誌著我國已經具備空間監測人為活動碳排放的能力。
有了觀測數據只是第一步，接下來是數據的反演——
太陽輻射在大氣中是如何傳輸的？大氣散射、吸收有什麼特徵？中國科學院大氣物理研究所的科研團隊研制出了中國碳衛星二氧化碳濃度反演演算法，高精度模擬，精確地刻畫，這些問題，迎刃而解。
正因為有了這樣精度優、效率高的演算法，全球大氣二氧化碳含量的實時變化情況可以真實、客觀地反映出來，碳源匯的定量計算與監測也有了依據。
這顆“碳衛星”獲得了許多優秀的成果：2017年9月，首幅全球二氧化碳分布圖問世，平均精度達到2.11ppm；2020年，中科院大氣物理所劉毅團隊改進了數據品質和反演演算法，將數據精度提升到1.5ppm，並獲得陸地生態係統日光誘導葉綠素熒光數據産品；2021年，獲取了中國“碳衛星”首個全球碳通量數據集。
目前，我國下一代碳衛星的論證設計工作已經開始，衛星的研制工作也即將啟動。據介紹，下一代碳衛星不僅將提高排放量估算的準確性，也將同時具備協同的二氧化氮觀測能力，以用于更好地對人為碳排放量進行獨立測算。
中國科協科普部
新華網
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