碳衛星探“碳”，一探究竟

再過不久,地球上空,將多一位“中國”國籍的“地球體檢師”。

它是我國首顆碳衛星,全稱為“全球二氧化碳監測科學實驗衛星”。升空工作之后,它將一探全球二氧化碳分布的秘密。

而這個“秘密”,可能是解鎖全球氣候變化原因的鑰匙。

我們常聽到“溫室效應”四個字。全球氣候異常,是否就是二氧化碳的“鍋”?全球二氧化碳的排放到底增加了多少?

如果我們已經意識到溫室氣體和人類命運休戚相關,那么對于它,人類就不能只有一本糊涂賬。

要算賬,就得有明細。為了實現可持續發展,保護人類居住環境,各國紛紛做出二氧化碳減排承諾。到底每個國家每年有多少碳排放?通過數量有限的地面監測站難以獲得全球數據。所以,需要一種全球范圍區域尺度的二氧化碳的測量手段。除了明細,還得算“總賬”。這可以提高人類對全球碳循環機制的認識,從而改進氣候變化預測結果的可信度和穩定性。

當今碳循環科學面臨的最大問題,就是在洲際、區域和局部尺度上無法觀測獲取量化的、精度高的碳通量(單位面積上單位時間內碳含量的變化)信息。

于是,一種可以不斷在全球尺度上獲取高精度通量信息的手段登場——上天!

利用衛星進行全球二氧化碳監測已經成為一種重要手段。發射碳衛星,能填補我國在溫室氣體監測方面的技術空白。掌握自己的數據,也能提升我國國際話語權——畢竟,以后進行碳交易,不能別人說多少就是多少,咱們自己也要測個清楚。

中科院微小衛星創新研究院工作人員介紹,這顆將于12月下旬升空的碳衛星,由模塊化衛星平臺、高精度二氧化碳探測儀與云和氣溶膠探測儀載荷組成。

怎么個“探”法?原來,大氣在太陽光照射下,二氧化碳分子會呈現光譜吸收特性,碳衛星通過精細測量其光譜吸收線,可以反演出大氣二氧化碳濃度。也就是說,一切都能暴露在陽光下。

碳衛星有好幾種觀測模式。一種是“斜著看”,即“耀斑觀測模式”,利用太陽在海面的鏡面反射提高信噪比,獲取海面上空的二氧化碳數據。一種是“豎著看”,即“天底探測模式”,利用地面的漫反射特性開展地面二氧化碳的觀測。因為還要對日定標(利用太陽光作為標準源標定儀器的觀測值)、對月定標和對地定標(利用地面高精度測量設備提高數據一致性),再加上多種觀測模式交互進行,碳衛星就要不斷調整姿勢,跳起“太空華爾茲”。這,也被科研人員稱為“跳著舞看”。

每16天,碳衛星就會對地球進行一次全面體檢。檢測數據被發送給地面,經過解析和處理后,就可以最終形成不同季節、不同地區排放情況的“體檢報告”啦。