碳卫星探“碳”，一探究竟

再过不久,地球上空,将多一位“中国”国籍的“地球体检师”。

它是我国首颗碳卫星,全称为“全球二氧化碳监测科学实验卫星”。升空工作之后,它将一探全球二氧化碳分布的秘密。

而这个“秘密”,可能是解锁全球气候变化原因的钥匙。

我们常听到“温室效应”四个字。全球气候异常,是否就是二氧化碳的“锅”?全球二氧化碳的排放到底增加了多少?

如果我们已经意识到温室气体和人类命运休戚相关,那么对于它,人类就不能只有一本糊涂账。

要算账,就得有明细。为了实现可持续发展,保护人类居住环境,各国纷纷做出二氧化碳减排承诺。到底每个国家每年有多少碳排放?通过数量有限的地面监测站难以获得全球数据。所以,需要一种全球范围区域尺度的二氧化碳的测量手段。除了明细,还得算“总账”。这可以提高人类对全球碳循环机制的认识,从而改进气候变化预测结果的可信度和稳定性。

当今碳循环科学面临的最大问题,就是在洲际、区域和局部尺度上无法观测获取量化的、精度高的碳通量(单位面积上单位时间内碳含量的变化)信息。

于是,一种可以不断在全球尺度上获取高精度通量信息的手段登场——上天!

利用卫星进行全球二氧化碳监测已经成为一种重要手段。发射碳卫星,能填补我国在温室气体监测方面的技术空白。掌握自己的数据,也能提升我国国际话语权——毕竟,以后进行碳交易,不能别人说多少就是多少,咱们自己也要测个清楚。

中科院微小卫星创新研究院工作人员介绍,这颗将于12月下旬升空的碳卫星,由模块化卫星平台、高精度二氧化碳探测仪与云和气溶胶探测仪载荷组成。

怎么个“探”法?原来,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。也就是说,一切都能暴露在阳光下。

碳卫星有好几种观测模式。一种是“斜着看”,即“耀斑观测模式”,利用太阳在海面的镜面反射提高信噪比,获取海面上空的二氧化碳数据。一种是“竖着看”,即“天底探测模式”,利用地面的漫反射特性开展地面二氧化碳的观测。因为还要对日定标(利用太阳光作为标准源标定仪器的观测值)、对月定标和对地定标(利用地面高精度测量设备提高数据一致性),再加上多种观测模式交互进行,碳卫星就要不断调整姿势,跳起“太空华尔兹”。这,也被科研人员称为“跳着舞看”。

每16天,碳卫星就会对地球进行一次全面体检。检测数据被发送给地面,经过解析和处理后,就可以最终形成不同季节、不同地区排放情况的“体检报告”啦。