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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