中國碳衛星獲得首幅全球二氧化碳分布圖

　　近日，中國科學院大氣物理研究所通過地球觀測組織（GEO）年度大會，展示了中國碳衛星觀測的首幅全球二氧化碳分布圖，預示著中國碳衛星將為氣候變化的研究提供數據支撐。該成果受到與會的美國航天局（NASA）、日本航天局（JAXA）和歐洲空間局（ESA）等國外研究機構代表的高度關注。

　　中國碳衛星是“十二五”期間，由科技部立項，中科院負責工程總體，中科院國家空間科學中心、中科院微小衛星創新研究院、中科院長春光學精密機械與物理研究所、中科院大氣物理研究所和中國氣象局國家衛星氣象中心等多家單位共同承擔的科學實驗衛星計劃，目標是實現全球大氣二氧化碳柱平均干空氣混合比（XCO2，下文簡稱“濃度”）的高精度監測，為碳排放科學研究提供衛星資料。2016年12月22日，中國碳衛星在酒泉衛星發射基地成功發射升空并在軌運行，成為繼日本GOSAT和美國OCO-2后，國際上第三顆具有高精度溫室氣體探測能力的衛星。

　　大氣所承擔中國碳衛星二氧化碳濃度反演算法研發、碳源匯同化系統研發和衛星數據的科學應用等工作。其中衛星遙感大氣二氧化碳的主要挑戰是精度要求高，干擾因素多，反演難度大。在國家高技術研究發展計劃（863）“中國碳衛星”和中科院戰略性科技先導專項“碳專項”等的資助下，大氣所團隊核心成員、博士楊東旭研發了衛星遙感反演算法（Institute of Atmospheric Physics Carbon dioxide retrieval Algorithm for Satellite observation-IAPCAS）。該算法是基于非線性最優估計方法的“全物理”反演算法，需要高精度模擬太陽輻射在大氣中的傳輸過程。算法充分優化氣溶膠光學性質隨波長的變化以及卷云的連續吸收等特征，顯著降低系統誤差，提高反演精度；另一方面，發展了快速矢量輻射傳輸計算方法，在保證精度的同時，大幅提高計算效率；前期研究表明，算法精度已達國際先進水平。利用該反演算法解析中國碳衛星觀測數據，獲得了首幅全球二氧化碳分布圖。在4月分布圖中，可以看出春季由于人為排放形成的北半球二氧化碳濃度高、南半球濃度低的特征；其次對比4月和7月分布圖，清晰地顯示出由春入夏北半球二氧化碳濃度降低的趨勢，表明了生態系統隨季節變化的“固碳”作用；分布圖也反映出人類活動頻繁地區二氧化碳濃度高的現象。

　　大氣所反演算法獲取的首幅中國碳衛星大氣二氧化碳全球分布圖，（上圖)2017年4月，（下圖)2017年7月。色標表示大氣二氧化碳柱平均干空氣混合比（XCO2）。