近日，中國首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星“句芒號”發(fā)射成功，這顆衛(wèi)星被媒體稱為太空的“碳匯王者”。不少人好奇，衛(wèi)星為什么可以助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)？

一般來說，衛(wèi)星助力“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)可以分為兩種方式：

第一種是助力監(jiān)測碳排放的衛(wèi)星，可稱為碳源衛(wèi)星。要達(dá)到“可測量、可報告、可核查”的量化減排目標(biāo)，切實可行的測量方法和技術(shù)是非常重要的。今年4月，中國發(fā)射了一顆具備二氧化碳激光探測能力的大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星“大氣一號”。這顆主動激光雷達(dá)衛(wèi)星在工作時，會實時對地發(fā)射不同波段的激光，并接收反射回來的、被氣體消散后的激光回波信號。通過這些被不同程度消散的回波信號，能夠反演全球大氣中的二氧化碳濃度等信息，從而對碳源的現(xiàn)狀和變化進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測。

第二種就是監(jiān)測碳匯的衛(wèi)星。碳匯與碳源是一個相對的概念，比如，森林能夠吸收和儲存大氣中的二氧化碳，就像一個超級大的“固碳”工廠，把游離在空氣中的二氧化碳固定下來的這一過程，就叫碳匯。獲取高精度的植被高度和面積信息是森林碳匯監(jiān)測的關(guān)鍵。

“句芒號”衛(wèi)星的主要功能就是計算碳匯。它搭載了激光雷達(dá)，衛(wèi)星通過向地面發(fā)射激光，計算激光到樹冠以及地面的時間差，結(jié)合光速和其他先驗知識，從而計算出樹木的高度。此外，通過多角度多光譜相機，采集不同樹木反射出的不同光譜，綜合角度和譜段的信息，就可以得知森林的密度和植被的類型，準(zhǔn)確還原森林茂密程度。不同種類的植被，碳匯數(shù)值不同。

無論是監(jiān)測碳源還是碳匯，本質(zhì)都是利用了遙感衛(wèi)星的原理。

2022年3月1日，搭載美國第三顆下一代氣象衛(wèi)星的“宇宙神5”型運載火箭從美國佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角發(fā)射升空 新華社/法新

其實，借助空天技術(shù)監(jiān)測地表以及地球大氣環(huán)境并不是近年來才有的新技術(shù)。1960年美國發(fā)射了第一顆人造試驗氣象衛(wèi)星，拉開了大氣監(jiān)測的序幕。中國的氣象衛(wèi)星研制工作始于20世紀(jì)70年代。1988年中國發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星“風(fēng)云一號”太陽同步軌道氣象衛(wèi)星，到今天已成功發(fā)射19顆風(fēng)云系列衛(wèi)星。

隨著技術(shù)的發(fā)展，氣象衛(wèi)星搭載的各種氣象遙感儀器逐漸豐富，各種探測載荷能夠探測地球和大氣層的可見光、紅外和微波輻射等信息，并將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息發(fā)送回地面，經(jīng)過計算和處理后，得出各種氣象信息資料。

隨著全球變暖，溫室氣體的碳排放問題被關(guān)注，氣象衛(wèi)星可以監(jiān)測氣體的功能受到重視。2009年，日本發(fā)射了溫室氣體觀測衛(wèi)星“呼吸號 ”，2014年美國發(fā)射了“軌道碳觀測者2號”。2016年，中國自主研發(fā)的碳監(jiān)測衛(wèi)星也成功發(fā)射。

相比于其他地面手段，以衛(wèi)星為代表的空天技術(shù)在監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)方面主要有3點優(yōu)勢：第一，衛(wèi)星飛得高看得遠(yuǎn)，能測到地面手段難以測量的數(shù)據(jù)。第二，衛(wèi)星看得更快、更高效，可以一次性看到植被高度、植被面積、葉綠素?zé)晒狻⒋髿釶M2.5含量、二氧化碳等多元數(shù)據(jù)。第三，衛(wèi)星可以在全球范圍內(nèi)進(jìn)行高效探測，讓碳數(shù)據(jù)透明，成為國際談判中的重要指標(biāo)以及制定政策的有效依據(jù)，增加國際碳談判的話語權(quán)。

目前，中國天基碳監(jiān)測體系正在規(guī)劃和系統(tǒng)論證中，通過發(fā)展多尺度、多維度各型衛(wèi)星系統(tǒng)，分階段部署、組網(wǎng)運行，將有助于協(xié)同服務(wù)“雙碳”整體目標(biāo)。

來源：環(huán)球雜志

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