中國科研人員獲取首個(gè)全球碳通量數據集

《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第26次締約方大會(huì )（COP26） 已經(jīng)在英國格拉斯哥拉開(kāi)序幕。各國領(lǐng)導人和締約方代表將集中討論如何確保在本世紀中葉實(shí)現全球凈零排放。二氧化碳看不見(jiàn)摸不著(zhù)，怎么才能知道是哪個(gè)國家排放的？全球范圍內，哪些地區的碳匯效果較好？如今，中國科學(xué)家的科研成果將為中國的國際氣候談判提供科學(xué)依據和支撐。

記者日前從中科院大氣物理研究所獲悉，中科院的科研人員基于中國碳衛星（TanSat）的大氣二氧化碳含量觀(guān)測，利用碳通量計算系統，獲取了中國碳衛星首個(gè)全球碳通量數據集。

“這是一個(gè)里程碑式的結果，標志著(zhù)我國具備了全球碳收支的空間定量監測能力，我國是繼日本、美國之后的第3個(gè)具備此項技術(shù)的國家。”中科院大氣所副研究員楊東旭表示，我國將以碳衛星的研究成果為基礎，研發(fā)新一代溫室氣體監測衛星，服務(wù)于全球碳排放情況盤(pán)點(diǎn)和我國碳達峰碳中和目標的實(shí)現。

碳監測“自上而下”看得準、看得廣、看得全、看得清

利用大氣濃度測量進(jìn)而計算碳排放和碳吸收的方法被稱(chēng)作“自上而下”，與基于過(guò)程模型、統計計算的“自下而上”方法有很大區別。

大氣探測可以獲取某一時(shí)刻或一段時(shí)間內大氣中CO2含量的狀態(tài)或其變化量，其中“自上而下”方法看得準、看得廣、看得全、看得清。“這樣我們通過(guò)觀(guān)測才能描繪出一個(gè)真實(shí)的大氣CO2含量狀態(tài)和變化趨勢。”楊東旭說(shuō)。

IPCC在《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》的修訂版中明確了“自上而下”校核清單的要求，發(fā)達國家也早已認識到“自上而下”方法的重要性。為觀(guān)測大氣中的二氧化碳濃度，2009年，日本成功發(fā)射了國際上第一顆溫室氣體專(zhuān)用探測衛星GOSAT。2014年，美國OCO-2發(fā)射升空。2016年12月22日，中國碳衛星在酒泉衛星發(fā)射基地成功發(fā)射升空并在軌運行，成為國際第3顆溫室氣體衛星，主要目標是實(shí)現全球大氣二氧化碳柱平均干空氣混合比的高精度監測，為碳排放科學(xué)研究提供衛星資料。

研發(fā)衛星遙感反演算法，利用反演算法解析數據

這次公布的碳通量數據集，是在2017年4月-2018年4月高精度反演產(chǎn)品的基礎上計算獲得的。

據介紹，大氣所承擔了中國碳衛星二氧化碳濃度反演算法研發(fā)、碳源匯同化系統研發(fā)和衛星數據的科學(xué)應用等工作。其中，衛星遙感大氣二氧化碳的主要挑戰是精度要求高、干擾因素多、獲取高精度數據的難度大。

在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863）“中國碳衛星”和中科院戰略性科技先導專(zhuān)項“碳專(zhuān)項”等的資助下，楊東旭作為大氣所團隊核心成員研發(fā)了衛星遙感反演算法。利用反演算法解析中國碳衛星觀(guān)測數據，并獲得了首幅全球二氧化碳分布圖，并在地球觀(guān)測組織年度大會(huì )上向世界公開(kāi)發(fā)布。這項成果受到與會(huì )的美國航天局（NASA）、日本航天局（JAXA）和歐洲空間局（ESA）等國外研究機構代表的高度關(guān)注。

“近期的研究表明，經(jīng)過(guò)算法的改進(jìn)和觀(guān)測數據的優(yōu)化，中國碳衛星的數據精度已達國際先進(jìn)水平。”楊東旭告訴記者，“這是成功計算出全球碳通量的關(guān)鍵一步”。

利用碳衛星觀(guān)測計算全球碳通量

世界上很多國家都在努力攻克溫室氣體監測領(lǐng)域的技術(shù)難題。

“利用碳衛星觀(guān)測的反演結果主要是體現全球二氧化碳分布情況，而最新發(fā)布的數據集則采用了大氣觀(guān)測同化算法。”楊東旭說(shuō)，通過(guò)同化算法可對區域二氧化碳進(jìn)行溯源，“找到哪里排放二氧化碳，哪里吸收二氧化碳。”

目前，中國碳衛星能提供約500×500公里分辨率的全球碳通量數據。“下一步，還將繼續提高分辨率，對一個(gè)城市、一片森林的碳排放和碳匯情況進(jìn)行監測。”楊東旭介紹說(shuō)，新一代碳衛星將從國家尺度對二氧化碳收支進(jìn)行核算，“對不同國家的碳通量進(jìn)行監測，將為中國的國際氣候談判提供科學(xué)依據和支撐。同時(shí)還能對省市的碳減排進(jìn)行核查普查。”

“全球盤(pán)點(diǎn)有助于了解溫室氣體減排、增匯等行動(dòng)對氣候變化趨勢的影響，衛星遙感將在全球統一、無(wú)偏差的碳收支核算中發(fā)揮重大作用。”楊東旭指出，未來(lái)，新一代衛星的設計與研發(fā)將面向我國碳達峰碳中和目標的監測需求、國際社會(huì )的盤(pán)點(diǎn)需求。