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我国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星发射升空

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国际在线报道(记者 柳青):12月22日3时22分,中国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星(碳卫星)在酒泉卫星发射中心发射升空。这颗卫星将在天空中跳起优美的“华尔兹”舞,使中国初步形成针对重点地区乃至全球的大气二氧化碳浓度监测能力,对充分了解全球碳循环过程及其对全球气候变化的影响,提升中国在国际气候变化方面的话语权具有重要意义。

国际在线报道(记者 柳青):12月22日3时22分,中国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星(碳卫星)在酒泉卫星发射中心发射升空。这颗卫星将在天空中跳起优美的“华尔兹”舞,使中国初步形成针对重点地区乃至全球的大气二氧化碳浓度监测能力,对充分了解全球碳循环过程及其对全球气候变化的影响,提升中国在国际气候变化方面的话语权具有重要意义。

根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告,由于人类活动的影响,主要温室气体二氧化碳和甲烷的浓度已经上升到2500万年以来的最高值,并且依然呈上升趋势,地表温度也在逐年升高。因此,精确监视全球二氧化碳的排放状况已成为有效开展气候变化研究和应对的迫切需求。

碳卫星的成功研制和后续在轨稳定运行,将使中国初步形成针对全球、中国及其他重点地区的大气二氧化碳浓度监测能力,填补了中国在温室气体检测方面的技术空白。中国科技部遥感中心总工程师李加洪介绍说,碳卫星的相关成果对中国掌握全球变暖的变化规律和全球碳排放分布、提升在应对全球气候变化的国际话语权等方面具有重要意义:“中国是在2007年向全世界发布了《中国应对气候变化国家方案》,大家也都知道应对气候变化,最核心的是二氧化碳。二氧化碳作为一个非常重要的温室气体,实际上和其他的温室气体还不一样,因为和人类的活动密切相关,甚至和每个国家的经济基础直接相关。碳卫星是一个对地观测的卫星,具有全球观测的优势,这样我们就有可能掌握全球大气的二氧化碳,中国积极应对气候变化,这是一个很重要的行动,我们应该有话语权,有话语权前提就是应该知己知彼,所以我觉得碳卫星应该肩负这样一个使命。”

据了解,碳卫星实现大气温室气体探测是基于大气吸收池原理。大气在太阳光照射下,二氧化碳分子会呈现光谱吸收特性,碳卫星通过精细测量其光谱吸收线,可以反演出大气二氧化碳浓度。碳卫星工程总体副总指挥、中科院国家空间科学中心副主任龚建村指出,碳卫星的相关载荷将使中国在大气二氧化碳监测方面跻身国际前列:“卫星配置了高光谱和高空间分辨率的二氧化碳探测仪,多谱段云与气溶胶探测仪,利用卫星的观测数据,经过地面应用系统的处理,可以定期的获得全球二氧化碳的分布图。”

在发射成功并经过半年的在轨测试后,碳卫星将正式投入运行。卫星每16天对地球进行一次全面体检,检测的数据发送给地面,经过解析和处理可以最终形成不同季节、不同地区排放情况的 “体检报告”。碳卫星项目要求大气中二氧化碳的浓度监测精度优于4ppm,也就是说,当大气中二氧化碳含量变化超过百万分之四时,碳卫星载荷就必须发现。为此,中科院长春光机所制造出200×200毫米的大面积光栅,填补了这一领域国内技术空白。

科技部遥感中心总工程师李加洪表示,连同大面积光栅在内,此次发射的碳卫星实现了四个方面的技术创新:“一个创新是大面积光栅;第二就是精度高的高光谱的二氧化碳监测仪,分辨率是非常高的,三个特征波段,大概两千多个谱段;第三个就是整个卫星姿态的敏捷程度是非常高的,碳卫星上天之后像跳华尔兹舞一样,灵敏度非常高;第四个创新点就是整个反演模式,我们当时定的目标是要优于四个PPM,这个反演也是难度非常大的。”

李加洪所说的碳卫星上天之后要跳华尔兹,是指在观测模式上,碳卫星可以斜着看、竖着看、盯着看。由于多种观测模式要交互进行,还要观测太阳和月亮,进行对日、对月定标。这就相当于卫星需要不停转换角度来完成对不同方向的观测,就像跳优美的华尔兹。

卫星系统总计设计师、中科院微小卫星创新研究院研究员尹增山介绍说,这种复杂和高难度的“跳舞”观测,让碳卫星能够得到更加有效的全球二氧化碳分布信息,但是也对卫星在轨运行的稳定性提出了非常高的要求:“这个卫星在轨运行要非常稳定,因为二氧化碳在大气中的分布实际只有万分之一左右,这个浓度是非常低的,我们要达到4个PPM,也就是百万分之四的话,相当于我们在大气,就是这个万分之一中要实现百分之一以内的探测,但是二氧化碳的变化也是有周期性的,所以我们仪器要求非常稳定。包括载荷、包括卫星、包括平台都要相互配合,要考虑空间热的问题,空间辐照的问题,退化的问题等各种问题,都要达到这个指标。”

据了解,碳卫星数据将加载到国家综合地球观测数据共享平台,除向国内各类用户提供数据共享服务外,还将通过全球生态环境遥感监测年度报告(GEOARC)发布专题报告。在国际合作方面,碳卫星数据将向地球观测组织(GEO)共享;通过中欧‘龙计划’合作将与欧空局开展深度研究。

李加洪透露,随着中国、欧洲碳卫星的跟进,希望以后形成多卫星联合观测,进一步实现对外开放、数据共享。