光明日報記者袁於飛

　　　日前，我國首顆全球二氧化碳監測科學實驗衛星(以下簡稱『碳衛星』)的數據正式對外開放共享。這也意味著，我國成為全球第三個可以向全球提供碳衛星數據的國家。

　　碳衛星地面應用系統總指揮、國家衛星氣象中心副主任張鵬介紹，我國碳衛星克服了地面監測站在空間分布上的局限性，可以從宇宙空間完成對全球大氣中二氧化碳濃度的監測，定期獲取全球和區域的二氧化碳分布圖，為應對全球氣候變化作出中國貢獻。

　　　1.我國碳衛星部分指標領先於美日

　　張鵬介紹，這顆由我國自主研制的碳衛星於2016年12月22日發射，是我國首顆、全球第三顆專門用於『看』全球大氣中二氧化碳含量的衛星。自去年12月22日發射至今，它已經在太空待了數個月。

　　『碳衛星的各項功能、性能指標符合研制總要求，在軌測試取得成功，建議盡快完成衛星在軌交付，發揮應用效益。』日前，在中國氣象局組織的碳衛星在軌測試總結評審會上，評審委員會專家組給出了這樣的鑒定意見。

　　碳衛星首席應用科學家、國家衛星氣象中心總工程師盧乃錳表示，我國碳衛星部分指標領先於美日，比如日本GOSAT碳衛星的有效觀測點只有300多個，我國碳衛星在設計時加大了衛星的掃描寬度，增加了采樣點，使得有效觀測點多了一個數量級。而美國OCO-2衛星只有一個觀測二氧化碳的儀器，無法同時獲取雲和大氣中氣溶膠的信息。

　　『我國碳衛星通過5種觀測模式組合，完成對全球二氧化碳的探測，其裝載的高光譜二氧化碳探測儀有2000多個通道，光譜解析度極高。』盧乃錳說，為滿足碳衛星在5種觀測模式和十餘種指向模式間自如切換的要求，我國衛星平臺研究人員為其打造了『復雜姿態指向控制系統』，讓衛星能夠大角度姿態轉動。

　　在10月24日地球觀測組織(GEO)第14屆全會『中國日』活動上，中國代表宣布：中國新一代靜止軌道氣象衛星『風雲四號』和碳衛星的數據產品將對全球用戶免費開放！

　　張鵬介紹，此次中國碳衛星的數據開放，包括了碳衛星的兩個核心儀器的數據，高光譜溫室氣體探測儀、雲和氣溶膠探測儀兩臺儀器的數據，國內外用戶可以登錄中國氣象局國家衛星氣象中心數據服務網站或者中國國家綜合地球觀測數據共享平臺，免費進行數據檢索下載。目前，碳衛星的兩個主要載荷的一級數據均可下載。其中一個儀器叫高光譜溫室氣體探測儀，正是用來觀測二氧化碳信息的。

　　張鵬表示，碳衛星數據每天更新，用戶可以按照日期和區域定制和下載碳衛星的全球數據。

　　　2.可獲取覆蓋全球的二氧化碳監測數據

　　聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第四次評估報告顯示，全球主要溫室氣體二氧化碳和甲烷的濃度已經上昇到2500萬年以來的最高值，並且依然呈上昇趨勢。

　　『碳衛星可以獲取覆蓋全球的二氧化碳監測數據。通過對碳衛星連續觀測數據的分析，將有效提高對全球碳循環過程的理論認識，為全球積極有效應對氣候變化提供依據。』張鵬介紹，目前國際上對二氧化碳等影響氣候變化關鍵因子的連續監測和分析能力仍較為薄弱，尚未形成完備的基礎數據，精確監視全球二氧化碳的排放狀況已成為有效開展氣候變化研究和應對的迫切需求。

　　『與以往的氣象衛星不同，碳衛星是在可見光和近紅外譜段，利用分子吸收譜線探測二氧化碳濃度，其主要由模塊化衛星平臺、高光譜二氧化碳探測儀與多譜段雲與氣溶膠探測儀組成。』張鵬說。

　　碳衛星一天的覆蓋觀測范圍有多大呢？張鵬介紹，碳衛星是一顆標准的近極地太陽同步衛星，每天在距地球700公裡高度的軌道上空圍著地球南北兩極繞圈飛行，算下來碳衛星一天所能獲取的數據就可以達到約300公裡的覆蓋區域。

　　『地球赤道的周長約40000公裡，從理論上說，如果拿到140天左右的觀測數據，就能獲取一張無縫隙全球覆蓋的二氧化碳監測圖。』張鵬說。

　　　3.對氣候變化研究具有重大推動作用

　　碳衛星有什麼用？張鵬介紹，從實踐來看，碳衛星對於氣候變化研究具有重大推動作用。以美國為例，今年10月NASA劉俊傑團隊通過分析兩年多來的OCO-2衛星數據後發現，受厄爾尼諾現象的影響，某些熱帶地區比平時釋放更多二氧化碳。這項研究解釋了『這些年來人類活動的排放量大致相同，全球新增二氧化碳從哪裡來的』這個重要科學問題。

　　張鵬表示，隨著中國碳衛星數據的開放共享，全球三顆二氧化碳觀測衛星在軌，將給人類二氧化碳排放量監測和全球碳循環研究帶來更多可能。比如，科學家將能夠更好地觀察到高排放地區二氧化碳濃度昇高，甚至個別發電廠和工業泄漏。另外，通過將遙感技術與大氣、海洋和陸地的計算機模型相結合，科學家或將能夠把碳排放中的人類影響與自然過程分開。

　　他表示，碳衛星數據可以為我國將來的大氣治理工作提供科學依據，為IPCC第六次報告提供中國國內自主觀測數據，也可以提供給國家氣候中心用作全球氣候變化模擬基礎數據。另外，這些數據也是目前生態植被研究中非常需要的。

　　具體到碳衛星數據的應用前景，張鵬介紹，碳衛星的接收只是碳衛星數據『生產線』的開始，要向用戶提供可以使用的科學數據，還要經歷數據預處理和產品定量反演等科技含量極高的工作。衛星接收的是原始觀測資料，無法直接被科學家使用。所以，首先需要對碳衛星的原始觀測資料進行加工預處理。預處理的主要環節包括定位、輻射定標和光譜定標，科學家需要深入了解遙感儀器的工作原理和星上設計，技術難度極高。

　　張鵬介紹，目前已開放的是碳衛星一級資料，資深用戶已經可以用來反演二氧化碳信息：『我們正在不斷地測試碳衛星的算法和產品。下一步，會推出應用更為廣泛的二級數據，做出真正的全球二氧化碳分布圖，為應對全球氣候變化作出中國貢獻。』

　　《光明日報》( 2017年11月11日10版)