2016年12月22日，中國(guó)碳衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地成功發(fā)射升空并在軌運(yùn)行，成為國(guó)際上第三顆具有高精度溫室氣體探測(cè)能力的衛(wèi)星。

碳衛(wèi)星遙感：全球“普查”CO2

工業(yè)革命以來(lái)，人類活動(dòng)向大氣排放了大量的溫室氣體，特別是溫室效應(yīng)強(qiáng)、含量高、壽命長(zhǎng)的CO2，被認(rèn)為是全球變暖的首要因素，為了應(yīng)對(duì)全球變暖，聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約對(duì)各國(guó)溫室氣體排放提出了明確的“可測(cè)量、可報(bào)告、可核實(shí)”三可要求。

地基觀測(cè)具有精度高、時(shí)間連續(xù)的優(yōu)點(diǎn)，但是由于觀測(cè)站點(diǎn)分布的限制不適用于全球大范圍觀測(cè)；衛(wèi)星遙感具有高分辨率、大范圍、周期重復(fù)觀測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，其全球“普查”優(yōu)勢(shì)是地基觀測(cè)所不能比擬的。通過(guò)中國(guó)碳衛(wèi)星遙感觀測(cè)的超高光譜分辨率數(shù)據(jù)，能夠?qū)θ虼髿庵蠧O2濃度進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，還能高精度提取植被葉綠素?zé)晒庑盘?hào)。而葉綠素?zé)晒膺b感是植被光合生產(chǎn)力直接遙感探測(cè)新方法，結(jié)合同步反演的大氣CO2濃度數(shù)據(jù)，二者協(xié)同將能夠極大提升全球碳收支的觀測(cè)能力。

繼續(xù)共享：全球大氣CO2和植被葉綠素?zé)晒?/h3>

衛(wèi)星遙感大氣CO2濃度的主要挑戰(zhàn)是精度要求高、干擾因素多、反演難度大。中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所劉毅研究員團(tuán)隊(duì)，自主研發(fā)了高精度大氣CO2濃度反演算法，對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、反演獲取了中國(guó)碳衛(wèi)星首幅全球陸地CO2濃度分布圖（如圖1），這一結(jié)果預(yù)示著中國(guó)碳衛(wèi)星將開始提供全球大氣CO2濃度觀測(cè)資料。分布圖顯示出由冬季至春季由于人為排放累計(jì)所形成的北半球大氣CO2高濃度、南半球較少人為排放的低濃度分布特征；由春入夏北半球由于生態(tài)系統(tǒng)光合作用的碳吸收導(dǎo)致CO2濃度降低的趨勢(shì)；人類活動(dòng)強(qiáng)、碳排放高地區(qū)的大氣CO2濃度顯著高于周邊地區(qū)的現(xiàn)象。

葉綠素?zé)晒馐侵脖还夂献饔冒l(fā)射的微弱光譜信號(hào)，且在大氣傳輸過(guò)程中受到大氣吸收、散射等嚴(yán)重干擾，如何從衛(wèi)星遙感信號(hào)中將微弱的葉綠素?zé)晒夥蛛x出來(lái)具有重大挑戰(zhàn)。中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所劉良云研究員團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了高精度的葉綠素?zé)晒庑l(wèi)星反演算法，獲得了中國(guó)碳衛(wèi)星的首幅全球葉綠素?zé)晒夥?演結(jié)果（如圖2）。結(jié)果表明，中國(guó)碳衛(wèi)星葉綠素?zé)晒猱a(chǎn)品能夠清晰顯示2017年7 月份北美玉米帶、歐洲平原、東亞農(nóng)業(yè)種植區(qū)以及12月份亞馬遜雨林等區(qū)域的植被旺盛生產(chǎn)力，且南北半球夏季與冬季植被生產(chǎn)力的動(dòng)態(tài)變化也非常準(zhǔn)確。與美國(guó)OCO-2衛(wèi)星產(chǎn)品相對(duì)比，二者在空間格局、季節(jié)變化特征、取值范圍等方面也非常一致，這表明我國(guó)碳衛(wèi)星達(dá)到了美國(guó)OCO-2衛(wèi)星這一國(guó)際最高水平。

未來(lái)，中國(guó)科學(xué)院將繼續(xù)提供中國(guó)碳衛(wèi)星的高精度大氣CO2濃度和植被葉綠素?zé)晒膺b感產(chǎn)品與共享服務(wù)，并開展二者協(xié)同的全球碳源匯和人為活動(dòng)碳排放空間估算等科學(xué)應(yīng)用，提供全球覆蓋的自主科學(xué)數(shù)據(jù)，為我國(guó)積極應(yīng)對(duì)氣候變化、構(gòu)建人類命運(yùn)共同體等提供科技支撐。

（中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所、遙感與數(shù)字地球研究所聯(lián)合供稿， 執(zhí)筆人為：劉毅、楊東旭、蔡兆男、劉良云、杜珊珊）

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