碳卫星助力城市碳排放监测

        近日，中国科学院大气物理研究所首次利用中国碳卫星观测定量识别和计算城市碳排放，这也是中国碳卫星首次成功用于城市二氧化碳排放的定量监测，从而实证中国碳卫星有城市级别碳排放监测的能力。

 

        专家介绍，利用碳监测卫星进行全球人为排放的监测更具优越性、准确性也更高，但难点在于，如何定量区分二氧化碳浓度变化源来自人为排放还是自然过程。化石燃料燃烧为二氧化碳人为排放的主要来源，而石油等化石燃料的燃烧伴随排放二氧化氮，即人为排放二氧化碳和二氧化氮具有较强的同源性，因此，理论上通过两者的同步监测，就可以有效地计算出人为的碳排放量。

 

        中国碳卫星——全球二氧化碳监测科学实验卫星（TanSat）是世界第三颗温室气体卫星，于2016年12月22日顺利发射升空并在轨运行，其目标是实现全球大气二氧化碳柱平均干空气混合比的高精度监测，为碳排放科学研究提供卫星资料。它带在“身上”的，有我国科研人员自主研发的高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪、多谱段云与气溶胶探测仪等探测设备。

 

        在研究中我们选取了我国唐山（2018年5月6日）的样例，定量计算了人为碳排放和二氧化氮的相关性。计算结果和排放清单给出的结果一致，论证了通过联合应用中国碳卫星和其它卫星的协同观测，可以对二氧化碳和二氧化氮的排放比例进行定量监测。同时，这也标志着我国已经具备空间监测人为活动碳排放的能力。

 

        有了观测数据只是第一步，接下来是数据的反演——

 

        太阳辐射在大气中是如何传输的？大气散射、吸收有什么特征？中国科学院大气物理研究所的科研团队研制出了中国碳卫星二氧化碳浓度反演算法，高精度模拟，精确地刻画，这些问题，迎刃而解。

 

        正因为有了这样精度优、效率高的算法，全球大气二氧化碳含量的实时变化情况可以真实、客观地反映出来，碳源汇的定量计算与监测也有了依据。

 

        这颗“碳卫星”获得了许多优秀的成果：2017年9月，首幅全球二氧化碳分布图问世，平均精度达到2.11ppm；2020年，中科院大气物理所刘毅团队改进了数据质量和反演算法，将数据精度提升到1.5ppm，并获得陆地生态系统日光诱导叶绿素荧光数据产品；2021年，获取了中国“碳卫星”首个全球碳通量数据集。

 

        目前，我国下一代碳卫星的论证设计工作已经开始，卫星的研制工作也即将启动。据介绍，下一代碳卫星不仅将提高排放量估算的准确性，也将同时具备协同的二氧化氮观测能力，以用于更好地对人为碳排放量进行独立测算。