我國碳衛星首次用于城市二氧化碳排放定量監測

中國科學院大氣物理研究所(中科院大氣所)中國碳衛星(TanSat)研究團隊聯合芬蘭氣象研究所團隊，最近首次利用中國碳衛星觀測定量識別和計算城市碳排放，這也是中國碳衛星首次成功用于城市二氧化碳排放的定量監測，從而實證中國碳衛星具有城市級別碳排放監測的能力。

在中歐溫室氣體遙感監測合作協議支持下，中芬研究團隊這次合作研究還通過使用歐洲哨兵衛星(Sentinel-5P)同步開展二氧化氮觀測及對比研究，相關研究成果論文10月25日在專業學術期刊《大氣科學進展》上在線發表。

中歐衛星協同觀測計算和排放清單結果一致

中科院大氣所中國碳衛星研究團隊指出，應對或減緩全球變暖，是人類在21世紀面臨的挑戰，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的排放尤其局限于當地，城市地區是全球二氧化碳排放量的主要貢獻者，占全球排放量70%以上。盡管新冠肺炎疫情對全球經濟體造成較大影響，但化石燃料二氧化碳排放量2021年仍然增加了5%。與此同時，科學家在計算人為排放方面仍然存在較大的不確定性。

該團隊認為，利用碳監測衛星進行全球人為排放的監測更具優越性，碳監測衛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的同源性，因此，理論上通過二氧化氮和二氧化碳的同步監測，就可以有效計算人為碳排放。

本次聯合研究應用中國碳衛星二氧化碳觀測數據和歐洲哨兵衛星的二氧化氮觀測數據，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性。該計算結果和排放清單給出的結果一致，論證了通過聯合應用中國碳衛星和歐洲哨兵衛星的協同觀測，可以對二氧化碳/二氧化氮排放比例進行定量監測，證實了中國碳衛星可以定量識別城市人為碳排放。同時，這也標志著中國已經具備空間監測人為活動碳排放的能力。

中國碳衛星及其觀測數據逐步走向世界

中科院大氣所介紹說，中國碳衛星全稱為“全球二氧化碳監測科學實驗衛星”，目標是實現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”)的高精度監測，為碳排放科學研究提供衛星觀測數據。2016年12月，中國碳衛星成功發射并在軌運行，成為世界第三顆溫室氣體衛星。

中國碳衛星是一顆近極地太陽同步衛星，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行探測。

中國碳衛星第一版全球大氣二氧化碳濃度科學數據產品于2017年10月對全球發布；第二版全球大氣二氧化碳濃度科學數據產品將精度提升至1.47ppm(體積百萬分比)的國際先進水平精度；基于第二版科學產品，中國碳衛星獲得全球二氧化碳通量的數據產品。

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測合作協議，推動中國碳衛星加入歐洲空間局第三方衛星數據應用計劃，也表明中國碳衛星及其觀測數據開始逐步走向世界。本次研究在該協議的支持下，中芬團隊聯合使用中國碳衛星和歐洲哨兵衛星，也進一步提升了中國碳衛星的監測能力。

中國下一代碳衛星已論證設計即將研制

在中國碳衛星即將迎來發射運行6周年紀念日之際，中科院大氣所中國碳衛星研究團隊透露，中國下一代碳衛星的論證設計工作已經開始，衛星研制工作也即將啟動。

中國新一代碳衛星將在秉承第一代衛星所具有的技術優勢基礎上，進一步提升探測能力，以應用需求與科學需求為出發點。其目標測量將以城市為重點，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的梯度，以提高碳排放量估算的準確性。