中新網(wǎng)北京10月25日電 （記者 孫自法）中國科學(xué)院大氣物理研究所（中科院大氣所）中國碳衛(wèi)星（TanSat）研究團(tuán)隊聯(lián)合芬蘭氣象研究所團(tuán)隊，最近首次利用中國碳衛(wèi)星觀測定量識別和計算城市碳排放，這也是中國碳衛(wèi)星首次成功用于城市二氧化碳排放的定量監(jiān)測，從而實證中國碳衛(wèi)星具有城市級別碳排放監(jiān)測的能力。

在中歐溫室氣體遙感監(jiān)測合作協(xié)議支持下，中芬研究團(tuán)隊這次合作研究還通過使用歐洲哨兵衛(wèi)星（Sentinel-5P）同步開展二氧化氮觀測及對比研究，相關(guān)研究成果論文10月25日在專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《大氣科學(xué)進(jìn)展》上在線發(fā)表。

中歐衛(wèi)星協(xié)同觀測計算和排放清單結(jié)果一致

中科院大氣所中國碳衛(wèi)星研究團(tuán)隊指出，應(yīng)對或減緩全球變暖，是人類在21世紀(jì)面臨的挑戰(zhàn)，由于化石燃料燃燒和土地利用變化等人為活動，二氧化碳濃度增加了40%以上。與化石燃料使用有關(guān)的排放尤其局限于當(dāng)?shù)兀鞘械貐^(qū)是全球二氧化碳排放量的主要貢獻(xiàn)者，占全球排放量70%以上。盡管新冠肺炎疫情對全球經(jīng)濟(jì)體造成較大影響，但化石燃料二氧化碳排放量2021年仍然增加了5%。與此同時，科學(xué)家在計算人為排放方面仍然存在較大的不確定性。

該團(tuán)隊認(rèn)為，利用碳監(jiān)測衛(wèi)星進(jìn)行全球人為排放的監(jiān)測更具優(yōu)越性，碳監(jiān)測衛(wèi)星直接觀測大氣二氧化碳濃度，但僅憑單一二氧化碳要素的觀測，定量區(qū)分二氧化碳濃度變化源來自于人為排放還是自然過程是一個難點(diǎn)問題。化石燃料燃燒為二氧化碳人為排放之主要來源，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(qiáng)的同源性，因此，理論上通過二氧化氮和二氧化碳的同步監(jiān)測，就可以有效計算人為碳排放。

本次聯(lián)合研究應(yīng)用中國碳衛(wèi)星二氧化碳觀測數(shù)據(jù)和歐洲哨兵衛(wèi)星的二氧化氮觀測數(shù)據(jù)，選取中國唐山（2018年5月6日）和日本東京（2018年3月29日）兩個案例，定量計算出人為碳排放和二氧化氮的相關(guān)性。該計算結(jié)果和排放清單給出的結(jié)果一致，論證了通過聯(lián)合應(yīng)用中國碳衛(wèi)星和歐洲哨兵衛(wèi)星的協(xié)同觀測，可以對二氧化碳/二氧化氮排放比例進(jìn)行定量監(jiān)測，證實了中國碳衛(wèi)星可以定量識別城市人為碳排放。同時，這也標(biāo)志著中國已經(jīng)具備空間監(jiān)測人為活動碳排放的能力。

中國碳衛(wèi)星及其觀測數(shù)據(jù)逐步走向世界

中科院大氣所介紹說，中國碳衛(wèi)星全稱為“全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實驗衛(wèi)星”，目標(biāo)是實現(xiàn)全球大氣二氧化碳柱平均干空氣混合比(簡稱“全球大氣二氧化碳濃度”)的高精度監(jiān)測，為碳排放科學(xué)研究提供衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)。2016年12月，中國碳衛(wèi)星成功發(fā)射并在軌運(yùn)行，成為世界第三顆溫室氣體衛(wèi)星。

中國碳衛(wèi)星是一顆近極地太陽同步衛(wèi)星，星上搭載有主載荷“高光譜分辨率大氣二氧化碳探測儀”（ACDS）和輔助載荷“云和氣溶膠偏振成像儀”（CAPI）。其中，主載荷利用對地球反射的近紅外/短波紅外太陽輻射，對大氣中二氧化碳的含量進(jìn)行探測。

中國碳衛(wèi)星第一版全球大氣二氧化碳濃度科學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)品于2017年10月對全球發(fā)布；第二版全球大氣二氧化碳濃度科學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)品將精度提升至1.47ppm（體積百萬分比）的國際先進(jìn)水平精度；基于第二版科學(xué)產(chǎn)品，中國碳衛(wèi)星獲得全球二氧化碳通量的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

2020年初，中國科技部國家遙感中心與歐洲空間局簽署溫室氣體遙感監(jiān)測合作協(xié)議，推動中國碳衛(wèi)星加入歐洲空間局第三方衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用計劃，也表明中國碳衛(wèi)星及其觀測數(shù)據(jù)開始逐步走向世界。本次研究在該協(xié)議的支持下，中芬團(tuán)隊聯(lián)合使用中國碳衛(wèi)星和歐洲哨兵衛(wèi)星，也進(jìn)一步提升了中國碳衛(wèi)星的監(jiān)測能力。

中國下一代碳衛(wèi)星已論證設(shè)計即將研制

在中國碳衛(wèi)星即將迎來發(fā)射運(yùn)行6周年紀(jì)念日之際，中科院大氣所中國碳衛(wèi)星研究團(tuán)隊透露，中國下一代碳衛(wèi)星的論證設(shè)計工作已經(jīng)開始，衛(wèi)星研制工作也即將啟動。

中國新一代碳衛(wèi)星將在秉承第一代衛(wèi)星所具有的技術(shù)優(yōu)勢基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升探測能力，以應(yīng)用需求與科學(xué)需求為出發(fā)點(diǎn)。其目標(biāo)測量將以城市為重點(diǎn)，以高定量、高時頻、高分辨探測全球大氣二氧化碳濃度從城市中心到郊區(qū)的梯度，以提高碳排放量估算的準(zhǔn)確性。

該團(tuán)隊表示，中國下一代碳衛(wèi)星將是一個天基系統(tǒng)，希望每天可多次覆蓋一個城市或者碳排放點(diǎn)源，同時將具備協(xié)同開展二氧化氮觀測能力，以更好地用于對人為碳排放量進(jìn)行獨(dú)立測算。