伍愛群，劉偉亮，李昕，韓佳

（1.上海航天信息科技研究院；2.上海航天空間技術(shù)有限公司；3.中國航天科技集團(tuán)公司第八研究院；4.上海航天信息科技有限公司）

氣候變化和環(huán)境保護(hù)問題已成為全球關(guān)注的焦點，應(yīng)對氣候變化、降低碳排放、實現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和已成為國際社會的共同責(zé)任和目標(biāo)。作為世界上人口眾多、工業(yè)化水平逐漸提高的國家，中國正積極響應(yīng)國際社會的呼吁，積極參與氣候治理，為可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)作出貢獻(xiàn)。在這一背景下，“雙碳”監(jiān)測衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)嶄露頭角，成為碳監(jiān)測和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的關(guān)鍵領(lǐng)域之一。我國航天產(chǎn)業(yè)歷史悠久、創(chuàng)新實力強(qiáng)勁、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的科研院所和龍頭企業(yè)。加快推進(jìn)“雙碳”監(jiān)測衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有利于發(fā)揮我國航天領(lǐng)域的優(yōu)勢，助力實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。

一、發(fā)展現(xiàn)狀

衛(wèi)星技術(shù)在氣候監(jiān)測中扮演著關(guān)鍵角色，包括碳排放監(jiān)測、林木覆蓋變化、溫室氣體排放源追蹤等方面。衛(wèi)星技術(shù)具有廣域覆蓋、高分辨率、多源數(shù)據(jù)獲取等特點，通過監(jiān)測地表溫度、植被覆蓋、土壤濕度等多個指標(biāo)，可以幫助科研人員和政府部門更準(zhǔn)確地了解碳排放和碳儲存情況。衛(wèi)星數(shù)據(jù)的全球性覆蓋和實時性也為氣候變化的跟蹤和分析提供了關(guān)鍵支持。隨著氣候治理的日益緊迫，全球碳市場的發(fā)展也日益活躍。衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)作為為碳市場提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)和信息的重要一環(huán)，具有廣闊的商業(yè)前景。不僅國內(nèi)，全球范圍內(nèi)對于衛(wèi)星數(shù)據(jù)的需求也在快速增長，這為衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)提供了巨大的商業(yè)機(jī)會。一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)建立了完善的衛(wèi)星監(jiān)測體系，為實現(xiàn)碳中和提供了有力支持。我國推出了一系列政策措施，包括碳市場建設(shè)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整等，以應(yīng)對氣候挑戰(zhàn)。同時，我國已自主研發(fā)了一批衛(wèi)星，如高分辨率遙感衛(wèi)星、碳監(jiān)測衛(wèi)星等，為“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。

近20年來，很多氣象、環(huán)境類衛(wèi)星能夠從太空觀測到甲烷和二氧化碳等溫室氣體的排放。歐洲的Envisat、日本的GOSAT、美國的OCO-2和中國TanSat等開拓性航天任務(wù)已經(jīng)在一定程度上實現(xiàn)了衛(wèi)星遙感碳監(jiān)測（見表1），但相關(guān)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。首先，這些儀器體型龐大。如Envisat的光譜儀SCIAMACHY包含了近200千克重的復(fù)雜光學(xué)元件，加上另外8臺科學(xué)儀器，整星重達(dá)8.2噸；專門用于溫室氣體監(jiān)測的GOSAT衛(wèi)星重達(dá)1.75噸。此外，這些系統(tǒng)是為了快速、重復(fù)地測量全球的氣體濃度而設(shè)計的，儀器會掃描大片土地，然后得出超過幾十或數(shù)百平方公里范圍的溫室氣體平均水平；只能實現(xiàn)宏觀尺度的觀測，無法確定是哪個工業(yè)區(qū)造成了異常排放，難以對人為碳排活動進(jìn)行高時頻、高空間分辨率監(jiān)測。

表1 世界主要國家專用碳衛(wèi)星能力對比

二、產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題

當(dāng)前，碳監(jiān)測衛(wèi)星技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在一些問題和短板，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）技術(shù)水平不足

盡管當(dāng)前我國已經(jīng)成功發(fā)射了一些碳監(jiān)測衛(wèi)星，但與國際領(lǐng)先水平相比，仍存在技術(shù)差距。衛(wèi)星分辨率、數(shù)據(jù)獲取能力、精度等方面有待提高，在準(zhǔn)確監(jiān)測碳排放和碳儲存情況方面還有一定差距。衛(wèi)星的分辨率決定了其能夠捕捉的地表細(xì)節(jié)和變化程度。當(dāng)前一些衛(wèi)星在這一方面存在不足，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確捕捉到小范圍內(nèi)的碳排放源和碳儲存地點。衛(wèi)星的數(shù)據(jù)獲取能力不僅包括衛(wèi)星本身的性能，還包括遙感數(shù)據(jù)的實時性和頻次。監(jiān)測頻次低就難以捕捉到碳排放和碳儲存的快速變化，尤其是在緊急情況下數(shù)據(jù)獲取困難。精度問題不僅影響科學(xué)研究的準(zhǔn)確性，還可能影響政府部門制定政策和企業(yè)決策。

（二）數(shù)據(jù)共享不暢

衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)在多個部門之間缺乏高效的共享機(jī)制，導(dǎo)致信息孤島和資源浪費(fèi)現(xiàn)象?？绮块T合作和數(shù)據(jù)共享的機(jī)制亟待建立完善，以更好地支撐政策制定和決策實施。“雙碳”監(jiān)測衛(wèi)星領(lǐng)域涉及多個部門，包括航天、氣象、生態(tài)環(huán)境等部門，每個部門都擁有自己的衛(wèi)星監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)資源，但這些數(shù)據(jù)往往存在封閉性，不易與其他部門共享，導(dǎo)致部門之間存在“數(shù)據(jù)孤島”，難以實現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的全面整合和綜合利用。與此同時，不同部門使用不同的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和格式，使得數(shù)據(jù)共享和交換變得復(fù)雜，需要額外的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理工作，增加了時間和成本，降低了數(shù)據(jù)的實時性和可用性。衛(wèi)星數(shù)據(jù)對于氣候監(jiān)測、碳排放追蹤等應(yīng)用具有巨大潛力，但因數(shù)據(jù)不暢而未能充分挖掘和應(yīng)用，導(dǎo)致潛在的效益未能實現(xiàn)。

（三）產(chǎn)業(yè)鏈不完善

在“雙碳”監(jiān)測衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)中，衛(wèi)星的設(shè)計、制造、發(fā)射、數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用等環(huán)節(jié)我國尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。相比之下，國際領(lǐng)先國家已經(jīng)建立了相對完善的衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，各環(huán)節(jié)之間協(xié)同發(fā)展，形成了衛(wèi)星技術(shù)的全產(chǎn)業(yè)鏈。在我國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈中，不同企業(yè)之間合作協(xié)同程度有限，市場化程度相對較低；缺乏有效的合作機(jī)制，使得企業(yè)之間難以共享資源、共同研發(fā)，導(dǎo)致資源的分散利用和效率低下；政府主導(dǎo)的項目較多，市場機(jī)制不夠靈活，難以滿足多樣化的需求，也限制了產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和創(chuàng)新。

（四）專業(yè)人才短缺

衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域需要一批高素質(zhì)的專業(yè)人才，包括工程師、數(shù)據(jù)分析師、遙感專家等。然而，我國在這些領(lǐng)域的高端人才相對短缺。這導(dǎo)致衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的人才配備不足，難以滿足行業(yè)快速發(fā)展的需求。高校和研究機(jī)構(gòu)在衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)相對滯后，課程設(shè)置和培訓(xùn)體系不夠完善，相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生缺乏實際工作經(jīng)驗和實際操作技能，難以迅速適應(yīng)衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的需求。

衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域需要跨學(xué)科的合作，包括工程、地球科學(xué)、大數(shù)據(jù)分析等多個領(lǐng)域的專業(yè)知識。然而，跨學(xué)科合作不足，導(dǎo)致人才之間的知識孤立和難以整合不同領(lǐng)域的專業(yè)知識。此外，由于薪資待遇、科研環(huán)境和職業(yè)發(fā)展機(jī)會相對不足，一些高素質(zhì)技術(shù)人才可能選擇離開衛(wèi)星行業(yè)，尋求更好的職業(yè)發(fā)展機(jī)會。人才流失將對衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來嚴(yán)重影響。

三、主要建議

針對當(dāng)前面臨的技術(shù)研發(fā)、數(shù)據(jù)共享、產(chǎn)業(yè)鏈完善、人才培養(yǎng)引進(jìn)等方面的問題，政府、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)需要共同努力、形成合力。建議加大對衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的政策支持力度，建立健全相關(guān)法規(guī)制度，鼓勵跨領(lǐng)域、跨區(qū)域創(chuàng)新合作，加快推進(jìn)衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高衛(wèi)星數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性，為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和氣候治理提供更有力的支持。

（一）加強(qiáng)衛(wèi)星技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新

建議政府部門增加對衛(wèi)星技術(shù)研發(fā)項目的資金投入，建立更加靈活的研究項目審批和管理機(jī)制，以鼓勵科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)進(jìn)行更多的創(chuàng)新實踐。設(shè)立專門的科研基金，重點支持衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域的前沿研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推動衛(wèi)星分辨率、數(shù)據(jù)獲取能力和精度等關(guān)鍵性指標(biāo)的不斷提升。鼓勵科研院所、國有企業(yè)和民營企業(yè)合作，為民營企業(yè)提供更多技術(shù)創(chuàng)新的支持，推動研發(fā)成果的商業(yè)化應(yīng)用。

要加強(qiáng)我國政府部門、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)與發(fā)達(dá)國家的衛(wèi)星技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊開展國際合作、建立密切聯(lián)系，共享先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗。建立開放創(chuàng)新平臺，鼓勵各領(lǐng)域的專業(yè)人才參與衛(wèi)星技術(shù)創(chuàng)新，推動跨學(xué)科合作和知識交流。建立健全知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)機(jī)制，保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新者的合法權(quán)益，激勵更多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)積極投入衛(wèi)星技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新中。

（二）建立衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享機(jī)制

政府部門應(yīng)牽頭建設(shè)綜合性衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享平臺，匯集來自不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)資源，包括碳監(jiān)測、氣象、地質(zhì)、林業(yè)等多個領(lǐng)域的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。平臺提供多維度的數(shù)據(jù)查詢和訪問功能，支持政府決策、科研、應(yīng)急響應(yīng)等多種應(yīng)用需求。同時，引導(dǎo)各相關(guān)部門和企業(yè)制定并遵守統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，確保數(shù)據(jù)格式的一致性。

由政府部門設(shè)立獎勵機(jī)制，鼓勵數(shù)據(jù)提供者主動分享數(shù)據(jù)。通過獎勵或優(yōu)惠政策，激發(fā)更多單位積極參與數(shù)據(jù)共享，擴(kuò)大數(shù)據(jù)資源的規(guī)模和質(zhì)量。同時，鼓勵數(shù)據(jù)提供者不斷提高數(shù)據(jù)的實時性和更新頻率，以滿足監(jiān)測需求的時效性。

加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)，確保數(shù)據(jù)共享的可持續(xù)性和合法性，保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的安全，防止數(shù)據(jù)泄露和濫用。充分尊重隱私權(quán)，確保數(shù)據(jù)的合法獲取和使用，建立有效的數(shù)據(jù)審核和監(jiān)管機(jī)制，維護(hù)數(shù)據(jù)共享的誠信性和可信度。

（三）完善衛(wèi)星技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈

加強(qiáng)對衛(wèi)星技術(shù)的戰(zhàn)略規(guī)劃和政策支持，明確發(fā)展方向，制定長期技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，為衛(wèi)星技術(shù)的研發(fā)、制造、數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用提供財政和稅收支持。設(shè)立專項資金，鼓勵企業(yè)在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行投資和研發(fā)，推動衛(wèi)星技術(shù)自主創(chuàng)新。

設(shè)立專項基金用于衛(wèi)星技術(shù)創(chuàng)新和裝備升級，提高企業(yè)在衛(wèi)星技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈上的自主控制能力。推動企業(yè)與高校和科研機(jī)構(gòu)的深度合作，共同攻克技術(shù)難題，提高產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同效應(yīng)。同時，積極尋求國際合作機(jī)會，加強(qiáng)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定和參與，推動衛(wèi)星技術(shù)的國際交流與合作，吸收國際領(lǐng)先國家的經(jīng)驗，加速衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

（四）加強(qiáng)人才培養(yǎng)和引進(jìn)

加強(qiáng)人才合作培養(yǎng)，鼓勵高校與企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)建立合作項目，為學(xué)生提供更多實際操作和實踐機(jī)會，培養(yǎng)具備實際工作經(jīng)驗的衛(wèi)星技術(shù)人才。通過提供科研項目獎勵、博士生獎學(xué)金和科研經(jīng)費(fèi)等方式，為高水平衛(wèi)星技術(shù)人才提供具有競爭力的薪資待遇和職業(yè)發(fā)展機(jī)會。為人才提供便利的落戶和工作簽證政策，吸引國際衛(wèi)星技術(shù)專家和研究人員來華工作。設(shè)立專門的引才計劃，聚焦衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域，吸引集聚更多優(yōu)秀人才，促進(jìn)衛(wèi)星技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用發(fā)展。

探索建立人才流動機(jī)制，通過支持學(xué)術(shù)交流、開展產(chǎn)學(xué)研合作項目、設(shè)立創(chuàng)新中心等方式，促進(jìn)人才在不同領(lǐng)域和單位之間流動。衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域需要多學(xué)科的合作，建議設(shè)立跨學(xué)科研究項目，鼓勵不同領(lǐng)域?qū)I(yè)人才之間開展合作和交流，舉辦學(xué)術(shù)研討會、合作開展項目研究、共同設(shè)立科研基金等。

（五）通過商業(yè)衛(wèi)星示范項目引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在商業(yè)微納衛(wèi)星搭載具有先進(jìn)性的碳監(jiān)測載荷設(shè)備，在軌開展大范圍碳監(jiān)測精準(zhǔn)、可溯試驗的基礎(chǔ)上，謀劃建設(shè)星座及數(shù)據(jù)應(yīng)用中心，為全國各地提供碳監(jiān)測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)全面服務(wù)。利用星座的布局設(shè)計，通過碳衛(wèi)星監(jiān)測把碳排放、碳匯聚的時空軌跡展示從以往的“過去時”推進(jìn)到“現(xiàn)在時”，并通過對歷史數(shù)據(jù)的回歸分析，預(yù)測碳足跡的“將來時”，滿足全方位、全天時、高精度開展碳監(jiān)測的迫切需求。

碳監(jiān)測微納衛(wèi)星系統(tǒng)能利用小衛(wèi)星快速響應(yīng)的技術(shù)特點，以低成本、高密度，先單星、后星座，小步快走、漸進(jìn)迭代的方式，逐步完善空天地一體的二氧化碳監(jiān)測體系建設(shè)。同時再結(jié)合北斗衛(wèi)星時空定位技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等多種技術(shù)手段進(jìn)行碳監(jiān)測的應(yīng)用輔助，為科學(xué)化、精確化推進(jìn)“雙碳目標(biāo)”提供技術(shù)支撐。

2022年8月4日，由上海航天空間技術(shù)有限公司研制的“零碳小先鋒”示范衛(wèi)星（見圖1）搭載CZ-4B運(yùn)載火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。衛(wèi)星主要通過高光譜遙感對甲烷等溫室氣體的排放源（碳源）進(jìn)行定量監(jiān)測試驗，探索實現(xiàn)全球重點目標(biāo)的碳源定量監(jiān)測技術(shù)路徑；同時，針對高分五號衛(wèi)星甲烷監(jiān)測載荷數(shù)據(jù)、歐洲哨兵五號衛(wèi)星甲烷監(jiān)測在軌數(shù)據(jù)，開發(fā)出一套對我國試點地區(qū)或典型煤礦企業(yè)甲烷排放進(jìn)行估算的模型，為進(jìn)一步深入研究奠定了良好基礎(chǔ)。

圖1 “零碳小先鋒”示范衛(wèi)星

（六）推動“雙碳”監(jiān)測衛(wèi)星技術(shù)在更多領(lǐng)域示范應(yīng)用

結(jié)合“雙碳”監(jiān)測衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用，健全碳排放權(quán)市場交易制度，完善相關(guān)交易規(guī)則和核算標(biāo)準(zhǔn)，探索形成全球太空碳監(jiān)測能力，為企業(yè)減碳提供參考，為政府決策提供支撐，推動我國積極參與國際氣候談判和規(guī)則制定，進(jìn)一步提升國際話語權(quán)。深化“雙碳”監(jiān)測衛(wèi)星技術(shù)、人工智能等數(shù)字技術(shù)在污染監(jiān)測和治理等領(lǐng)域的應(yīng)用，通過機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)手段，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測污染情況，提出治理方案，進(jìn)一步提高生態(tài)環(huán)境監(jiān)管和治理效能。

隨著全球氣候變化問題日益嚴(yán)峻，“雙碳”監(jiān)測衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的重要性日益凸顯。加快“雙碳”監(jiān)測衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展是推動實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和參與全球氣候治理的重要舉措，將為我國在衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域取得更大突破，實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和、構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境、深度參與全球環(huán)境和氣候治理、更好地應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)作出重要貢獻(xiàn)。