中国碳卫星获取首个全球碳通量数据集

　　新京报讯（记者张璐）记者今天从中科院大气物理研究所（大气所）获悉，科研人员基于中国碳卫星（TanSat）的大气二氧化碳含量观测，利用先进的碳通量计算系统，获取了中国碳卫星首个全球碳通量数据集。
　　这标志着我国具备了全球碳收支的空间定量监测能力，是继日本、美国之后的第三个具备该技术的国家。相关科研成果发表在《大气科学进展》上。
　　中国碳卫星为碳排放研究提供资料
　　为减缓CO2过度排放对气候造成的影响，自1992年以来，《联合国气候变化框架公约》逐步对各国排放状态加强约束。《巴黎协定》提出，自2023年起，每五年进行一次全球盘点的计划，盘点各国的实际行动在减缓气候变化中的贡献。因此减排（增汇）成为盘点的核心对象。
　　2009年，日本成功发射了国际上第一颗温室气体专用探测卫星GOSAT，美国OCO2紧随其后，于2014年发射升空。2016年12月22日，中国碳卫星在酒泉卫星发射基地成功发射升空并在轨运行，成为国际第三颗温室气体卫星。
　　中国碳卫星（TanSat），全称是全球二氧化碳监测科学实验卫星，目标是实现全球大气二氧化碳浓度的高精度监测，为碳排放科学研究提供卫星资料。
　　中国碳卫星（TanSat）监测全球碳源汇示意图。大气所供图
　　中国碳卫星是一颗近极地太阳同步卫星，飞行高度约700公里，每天绕地球飞行约14圈。其上搭载的主载荷高光谱分辨率大气二氧化碳探测仪可以对大气中二氧化碳的含量进行探测。
　　碳卫星探测精度全球领先
　　数据质量，特别是观测精度，是制约卫星数据有效应用的瓶颈，CO2的卫星监测精度需求高于0。5，这在卫星大气成分遥感领域中是非常高的要求。
　　据大气所研究员刘毅介绍，在卫星完成在轨测试后，大气所依靠自主研发的反演系统获取中国碳卫星的首幅CO2分布数据，并向全球公开发布，平均精度达到了2。11ppm（单位意义：体积混合比百万分之一）。
　　在中国碳卫星发射四周年之际，大气所副研究员杨东旭改进了数据质量和反演算法后，生产了新一版的数据产品，产品偏差和精度分别达到0。08ppmv和1。47ppmv，探测精度跻身于全球领先地位。与此同时，中欧开展了针对中国碳卫星全球碳监测的相关合作研究，中国碳卫星加入欧洲空间局（ESA）第三方卫星数据应用计划，间接表明了我国碳卫星及其观测数据开始逐步走向世界。
　　大气浓度测量如何自上而下溯碳源？
　　据大气所王靖博士介绍，利用大气浓度测量进而计算碳排放和碳吸收的方法被称作自上而下。大气探测可以获取某一时刻或一段时间内大气中CO2含量的状态或者其变化量，大气CO2是惰性气体，其化学活性很低，因此其含量的变化主要来自于大气的输送和地（海）气的交换。
　　其中，大气输送只是将CO2从一个地点送到另一个地点，仅改变其空间分布，不会改变全球大气中CO2的总量；地气交换是改变大气中CO2含量的原因，地球（包括陆地和海洋）从大气中吸收CO2，则大气中CO2含量降低，称之为汇，例如植被通过光合作用吸收CO2就是一个重要的碳汇。反之，地球上人类活动向大气排放CO2，导致大气CO2含量增加，称之为源，例如人类燃烧化石燃料向大气排放CO2是导致气候变化的重要原因。
　　大气输送的过程，可以使用大气输送模型进行模拟，而余下的变化则归结为地气交换的源、汇作用，这即是自上而下溯碳源的方法。
　　我国碳卫星具有全球碳通量监测能力
　　自上而下方法依赖于观测和模拟。在观测方面，卫星遥感由于特殊的观测地点和方式，可以在CO2全球观测中看得广、看得清。模拟主要通过大气输送模型，利用高性能计算机，模拟出大气CO2传输过程和每一个时刻、每一个地方大气CO2的含量。
　　因此对于某一个时刻、某一个地方的CO2含量，科研人员会有一个观测值和一个模拟值组成一对观测模拟数据。为了减小误差，科研人员使用数据同化方法，将最接近于真实的数值，推广至所有观测模拟数据对。
　　杨东旭称，此次最新研究利用碳同化系统，同化碳卫星CO2观测资料。结果表明，与先验通量相比，不确定度减少了3050。科研人员利用TanSat观测资料估算了12个月（2017年5月至2018年4月）的全球陆地碳净通量，与利用日本GOSAT卫星和美国OCO2卫星资料的结果大体一致。这一结果是TanSat的里程碑，表明我国首颗碳卫星具有全球碳通量监测的能力。
　　2020年9月，我国提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和的愿景。他说，我国将以碳卫星的研究成果为基础，研发新一代的温室气体监测卫星，服务于全球盘点和我国双碳目标的实现。
　　新京报记者张璐
　　编辑冯雅君校对卢茜