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環(huán)球熱點評!我國碳衛(wèi)星觀測首次成功用于城市二氧化碳監(jiān)測


(資料圖片)

城市地區(qū)是全球CO2排放量的主要貢獻者,占全球排放量70%以上。與此同時,我們在計算人為排放方面仍然存在較大的不確定性。

近日,中國科學院大氣物理研究所聯(lián)合芬蘭氣象研究所團隊首次利用中國碳衛(wèi)星(TanSat)觀測定量識別和計算城市碳排放,證實了中國碳衛(wèi)星具有城市級別碳排放監(jiān)測的能力。在溫室氣體遙感監(jiān)測合作協(xié)議支持下,本研究聯(lián)合使用了歐洲哨兵衛(wèi)星(Sentinel-5P)的二氧化氮(NO2)觀測。研究結(jié)果于10月25日在線發(fā)表在《大氣科學進展》上。

當前,溫室氣體減排的成效評估多依賴于清單方法,政府間氣候變化專門委員會(IPCC)制定了《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》(下稱《指南》),要求各國清單須按照《指南》的方法要求編制。即便如此,國別清單的全球一致性、區(qū)域偏差、透明度等問題,依然無發(fā)避免。大氣CO2濃度觀測溯源排放的方法在偏差和透明度等方面具有優(yōu)勢,因此2019年修訂版《指南》將該方法正式納入。在以大氣觀測的碳排放(碳匯)反演方法體系中,觀測數(shù)據(jù)尤為重要。而衛(wèi)星因其觀測方式的特殊性,在大氣反演中占據(jù)著不可替代的位置。

碳監(jiān)測衛(wèi)星直接觀測大氣CO2濃度,僅憑單一CO2要素的觀測,定量區(qū)分CO2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CO2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(NO2),即人為排放CO2和NO2具有較強的同源性,因此,理論上通過NO2和CO2的同步監(jiān)測,就可以有效地計算對人為碳排放。

2009年,日本成功發(fā)射了國際上第一顆溫室氣體專用探測衛(wèi)星GOSAT;2014年,美國OCO-2發(fā)射升空。2016年12月22日,中國碳衛(wèi)星從酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地順利發(fā)射升空并在軌運行,成為世界第三顆溫室氣體衛(wèi)星。中國碳衛(wèi)星的目標是實現(xiàn)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(jiān)測,為碳排放科學研究提供衛(wèi)星資料。

自從我國碳衛(wèi)星升空后,經(jīng)在軌測試和定標,第一版XCO2科學數(shù)據(jù)產(chǎn)品于2017年10月對全球發(fā)布;第二版XCO2科學數(shù)據(jù)產(chǎn)品將精度提升至1.47ppm的國際先進水平精度;基于第二版科學產(chǎn)品,中國碳衛(wèi)星獲得了全球CO2通量的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

2020年初,科技部國家遙感中心與歐洲空間局簽署了溫室氣體遙感監(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。本研究在該協(xié)議的支持下,聯(lián)合使用了中國碳衛(wèi)星和歐洲哨兵衛(wèi)星,進一步提升了中國碳衛(wèi)星的監(jiān)測能力。

該研究聯(lián)合應用了中國碳衛(wèi)星CO2觀測數(shù)據(jù)和歐洲哨兵衛(wèi)星的二氧化氮(NO2)觀測數(shù)據(jù),選取了我國唐山和日本東京兩個個例,定量計算了人為碳排放和NO2的相關(guān)性。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)合應用中國碳衛(wèi)星和歐洲哨兵衛(wèi)星的協(xié)同觀測,可以對CO2/NO2排放比例進行定量監(jiān)測。同時,這也標志著我國已經(jīng)具備空間監(jiān)測人為活動碳排放的能力。

中國碳衛(wèi)星即將迎來發(fā)射6周年紀念。我國下一代碳衛(wèi)星的論證設(shè)計工作已經(jīng)開始,衛(wèi)星的研制工作也即將啟動。新一代衛(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,進一步提升探測能力,以應用需求與科學需求為出發(fā)點。目標測量將以城市為重點,以高定量、高時頻、高分辨探測XCO2從城市中心到郊區(qū)的梯度,以提高排放量估算的準確性。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點源,同時將具備協(xié)同的NO2觀測能力,用于更好的對人為碳排放量進行獨立測算。

標簽: 溫室氣體 觀測數(shù)據(jù) 人為排放

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