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中国实现全球碳收支定量监测 碳监测从地面转向太空

  近年来,极端天气、冰川融化、海平面上升等气候变化带来的问题愈发严峻,全球变暖对于地球环境与生态的影响已经越来越明显,减少温室气体排放刻不容缓。二氧化碳作为主要的温室气体,是控制气候变化的关键对象。对于大气二氧化碳浓度的监测也是研究与监测气候变化情况的重点。
 
  气候变化是全球性的,关于大气二氧化碳浓度与全球气候变化的研究也不能局限于局部环境。普通的气象站的监测数据受到周围排放源的影响太大,只能代表周围环境的二氧化碳浓度,无法用于区域以及全球的大尺度温室气体研究。
 
  全球大气观测网使用的检测全球尺度以及区域尺度大气成分变化的大气本底监测站对于站址的地理环境要求非常严格。以全球大气本底站为例,不仅要求周围30~50km范围内地形开阔、气流通畅、人为活动稀少、没有对全球尺度大气本底状态有影响的持续性的固定污染源等,还对下垫面条件有一定要求。目前我国的全球大气本底站仅有青海瓦里关全球大气本底站一个。
 
  本底大气的二氧化碳浓度监测方法较多,如国家标准《气相色谱法本底大气二氧化碳和甲烷浓度在线观测方法》(GB/T 31705-2015)规定的气相色谱法以及气象行业标准《本底大气二氧化碳浓度瓶采样测定方法-非色散红外法》(QX/T 67-2007)规定的非色散红外法等。利用这些方法,全球大气本底站为研究、评估全球气候变化提供了重要的检测数据。
 
  然而利用大气本底站监测二氧化碳浓度变化并不能反映全球二氧化碳浓度的实时分布情况。利用卫星在太空进行监测就成为理想的补充监测方法,不仅可以进行覆盖全球的高分辨率观测,而且可以利用高性能计算机模拟大气二氧化碳传输过程和每时每地的大气二氧化碳含量。
 
  目前世界仅有三颗专门用于二氧化碳观测的卫星,分别为日本GOSAT卫星、美国OCO-2卫星和我国的TANSAT卫星。TANSAT卫星上搭载了高光谱二氧化碳探测仪、多谱段云与气溶胶探测仪两台主要载荷,分别用于探测大气吸收光谱信息和剔除干扰二氧化碳浓度反演的因素,可以对我国及全球其他重点地区的大气二氧化碳浓度进行高精度监测。
 
  TANSAT卫星于2016年发射升空。近日,中国科学院大气物理研究所的研究人员基于TANSAT的大气二氧化碳含量观测数据,获取了中国碳卫星首个全球碳通量数据集。这意味着我国实现了全球碳收支的空间定量监测。与单纯的二氧化碳浓度监测相比,这一能力在控制二氧化碳排放可以发挥更大的作用。
 
  8月9日联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布报告《气候变化2021:自然科学基础》,向全人类发布气候变化“红色警报”,如果不能进行立即、快速和大规模的温室气体减排,全球平均温度升温不超过1.5℃的控制目标将难以实现。在减少碳排放上我国已经展现了大国担当,不仅在于“碳达峰”和“碳中和”目标的提出,还在于在应对全球气候变化的技术上我国作出了很多贡献,碳卫星也是其中之一。
 
  监测碳排放是应对气候问题的重要一环,星载CO2探测技术的实现让二氧化碳监测从的地面转向太空。然而目前碳卫星的数量仍远远不够。我国已经在这一方面展示了自己积极参与应对气候问题的态度,剩下的还需要世界各国共同努力。