近日，中國(guó)首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星“句芒號(hào)”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(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)？

一般來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)可以分為兩種方式：

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

第二種就是監(jiān)測(cè)碳匯的衛(wèi)星。碳匯與碳源是一個(gè)相對(duì)的概念，比如，森林能夠吸收和儲(chǔ)存大氣中的二氧化碳，就像一個(gè)超級(jí)大的“固碳”工廠，把游離在空氣中的二氧化碳固定下來(lái)的這一過(guò)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(cè)的關(guān)鍵。

“句芒號(hào)”衛(wèi)星的主要功能就是計(jì)算碳匯。它搭載了激光雷達(dá)，衛(wèi)星通過(guò)向地面發(fā)射激光，計(jì)算激光到樹冠以及地面的時(shí)間差，結(jié)合光速和其他先驗(yàn)知識(shí)，從而計(jì)算出樹木的高度。此外，通過(guò)多角度多光譜相機(jī)，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(wú)論是監(jiān)測(cè)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(guó)第三顆下一代氣象衛(wèi)星的“宇宙神5”型運(yùn)載火箭從美國(guó)佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角發(fā)射升空 新華社/法新

其實(shí)，借助空天技術(shù)監(jiān)測(cè)地表以及地球大氣環(huán)境并不是近年來(lái)才有的新技術(shù)。1960年美國(guó)發(fā)射了第一顆人造試驗(yàn)氣象衛(wèi)星，拉開了大氣監(jiān)測(cè)的序幕。中國(guó)的氣象衛(wèi)星研制工作始于20世紀(jì)70年代。1988年中國(guó)發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星“風(fēng)云一號(hào)”太陽(yáng)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(cè)載荷能夠探測(cè)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(guò)計(jì)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(cè)氣體的功能受到重視。2009年，日本發(fā)射了溫室氣體觀測(cè)衛(wèi)星“呼吸號(hào) ”，2014年美國(guó)發(fā)射了“軌道碳觀測(cè)者2號(hào)”。2016年，中國(guó)自主研發(fā)的碳監(jiān)測(cè)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(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)方面主要有3點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一，衛(wèi)星飛得高看得遠(yuǎn)，能測(cè)到地面手段難以測(cè)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(cè)，讓碳數(shù)據(jù)透明，成為國(guó)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(guó)際碳談判的話語(yǔ)權(quán)。

目前，中國(guó)天基碳監(jiān)測(cè)體系正在規(guī)劃和系統(tǒng)論證中，通過(guò)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(yùn)行，將有助于協(xié)同服務(wù)“雙碳”整體目標(biāo)。

來(lái)源：環(huán)球雜志

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