歐洲航天局的首顆“生物量”衛(wèi)星近日成功發(fā)射。它首次將強大的P波段雷達送入太空軌道，能夠從太空中對地球上的森林進行“體檢”，繪制全球森林3D地圖，并評估森林如何影響大氣層內的二氧化碳總量，對于應對氣候變化具有重要意義。

精確測量樹冠和樹根

4月29日，歐洲航天局宣布，其“生物量”衛(wèi)星搭乘“織女星-C”型火箭從法屬圭亞那庫魯航天中心成功發(fā)射?；鸺蘸?小時，衛(wèi)星同火箭分離，隨后進入預定軌道。技術團隊逐項確認了各個系統(tǒng)的狀態(tài)，由7.5米支撐臂支撐的12米寬網狀雷達信號發(fā)射器為后續(xù)觀測工作做好了準備。

地球上的森林與溫室氣體二氧化碳息息相關。森林通過光合作用吸收二氧化碳，并將其儲存在生物質（其含量簡稱“生物量”）中，從而降低大氣中的二氧化碳含量。全球森林每年能吸收約80億噸二氧化碳。然而，森林因遭到砍伐以及自然退化，儲碳能力正在減弱，從而加劇了全球變暖。

熱帶地區(qū)和高原地區(qū)的森林所保有的“生物量”，比北美和歐亞大陸的森林高，但前者的儲碳能力變化較大。例如，亞馬孫熱帶雨林釋放到大氣中的二氧化碳量已經超過了其吸收的量，而且其儲碳能力還在繼續(xù)減弱。全球森林的儲碳能力究竟如何？將發(fā)生怎樣的變化？由于缺乏準確、詳細的信息，相關科學研究和政策制定面臨很大挑戰(zhàn)。

在此背景下，依靠其搭載的P波段合成孔徑雷達，“生物量”衛(wèi)星可穿透云層測量樹干、樹葉等的“生物量”，為估算森林儲碳能力提供數據。

“生物量”衛(wèi)星由50余家企業(yè)聯(lián)合研制，由空中客車英國公司制造。它采用一種新的測量方法，能夠從太空中觀測森林，并測定其“生物量”數據。P波段合成孔徑雷達能發(fā)射70厘米雷達波，具有極強的探測能力，能穿透大氣層和云層，不僅可以精確測定樹冠的體積，還能測定隱藏在地下的樹根范圍和形狀。

歐洲航天局地球觀測項目主任西莫內塔·切利表示：“借助‘生物量’衛(wèi)星，我們有望獲得有關全球森林儲碳能力的重要數據，彌補在碳循環(huán)知識上的關鍵空白，最終加深對地球氣候系統(tǒng)的理解，從而更加有效地應對全球變暖?！?/p>

研究全球變暖的重要數據

據英國《新科學家》雜志報道，相關技術早在20世紀80年代后期就在英格蘭東部的林地進行了測試。當時直升機和固定翼飛機都曾搭載雷達，在數百米乃至數千米高空精確測定林區(qū)的“生物量”。

當時的科學家認為，這種系統(tǒng)不太可能在太空中發(fā)揮作用，因為需要采用涉及軍事用途的雷達波段。后經歐洲航天局與國際電信聯(lián)盟及北約溝通，在雷達頻譜中開出一個“窗口”，用于在太空中對地球資源進行研究——這就是“生物量”衛(wèi)星的技術基礎。

進入太空后，“生物量”衛(wèi)星將對地球進行勘測，并繪制全球森林3D地圖。該項目所獲取的數據將公開，以便科學界對地球“生物量”進行評估。歐洲航天局地球森林觀測項目首席科學家豪恩·奎根教授強調，“生物量”是研究全球變暖的重要數據，能夠幫專家更好地監(jiān)測氣候變化，并為其影響做好準備。他表示，盡管是一個太空項目，但該項目的成功取決于積極參與“生物量”觀測的各個領域的科學家。

奎根詳細闡述了“生物量”衛(wèi)星的重要性：“它將使我們前所未有地深入了解世界各地的森林結構及其變化，包括森林砍伐造成的損失、再生和重新造林帶來的收益以及它們如何影響大氣層內的二氧化碳總量?！?/p>

奎根表示，“生物量”衛(wèi)星獲取的數據，能夠提供有關地球森林狀況及其隨時間動態(tài)變化的獨特數據。這項研究可以形象地比喻為對全球森林進行“體檢”，明確森林的重量、高度和“體質”?！吧锪俊毙l(wèi)星收集的數據，將降低地球大氣層內碳儲量和排放量的不確定性，特別是測定與森林退化、再生和土地利用變化相關的碳量。

建立生物質燃燒碳排放數據集

除了能夠提供對森林“生物量”的精確觀測數據，“生物量”衛(wèi)星還能發(fā)揮多種作用，包括觀測地形，確定地下水的流動路徑，甚至能夠發(fā)現(xiàn)具有考古意義的地下遺跡，還可用于繪制沙漠地質圖、冰蓋結構圖及森林地形圖等。

據《新科學家》報道，歐洲“生物量”衛(wèi)星的另一項重要任務，是建立高分辨率生物質燃燒碳排放數據集。

“生物量”衛(wèi)星通過實施火點監(jiān)測，結合地基觀測設施和其他衛(wèi)星提供的可燃生物量、燃燒因子和排放因子數據，可以量化全球生物質燃燒的碳排放量。

生物質燃燒是全球碳排放的重要來源，包括森林火災、草原火災、灌木火災、農作物秸稈燃燒等，呈現(xiàn)出周期性、隨機性、多點源、范圍廣、監(jiān)測難等特點。精確量化生物質燃燒碳排放，是厘清陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的基礎，也是闡明全球各區(qū)域“碳收支平衡”的前提。

另外，生物質燃燒碳排放是大氣化學傳輸模型的重要參數之一。準確可靠的生物質燃燒碳排放數據，可以提高大氣傳輸模型的精度。因此，科學有效地核算生物質燃燒碳排放，對測定陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和大氣碳濃度均具有重要意義。

研究顯示，2020年至2022年間，全球生物質燃燒碳排放量高達25.9億噸/年。生物質燃燒碳排放在時間和空間上存在顯著差異：非洲南部的生物質燃燒碳排放量最高，達到8.5億噸/年；其次是南美洲南部，為5.3億噸/年；非洲北部為3.9億噸/年；東南亞地區(qū)為2億噸/年。上述差異表明，生物質燃燒活動對碳排放的影響具有顯著的區(qū)域特征。

在全球生物質燃燒碳排放中，草原火災居首位，年均排放量為12.1億噸碳，占總排放量的46.7%；其次是灌木火災和熱帶森林火災，分別占總排放量的33%和12.1%。

利用“生物量”衛(wèi)星分類監(jiān)測全球各地的生物質燃燒情況，能夠揭示不同火災類型對碳排放的具體影響，并指導相關機構采取有效的應對措施。

編輯：姚志剛" " winter-yao@163.com