《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会（COP26） 已经在英国格拉斯哥拉开序幕。各国领导人和缔约方代表将集中讨论如何确保在本世纪中叶实现全球净零排放。二氧化碳看不见摸不着，怎么才能知道是哪个国家排放的？全球范围内，哪些地区的碳汇效果较好？如今，中国科学家的科研成果将为中国的国际气候谈判提供科学依据和支撑。
记者日前从中科院大气物理研究所获悉，中科院的科研人员基于中国碳卫星（TanSat）的大气二氧化碳含量观测，利用碳通量计算系统，获取了中国碳卫星首个全球碳通量数据集。
“这是一个里程碑式的结果，标志着我国具备了全球碳收支的空间定量监测能力，我国是继日本、美国之后的第3个具备此项技术的国家。”中科院大气所副研究员杨东旭表示，我国将以碳卫星的研究成果为基础，研发新一代温室气体监测卫星，服务于全球碳排放情况盘点和我国碳达峰碳中和目标的实现。
碳监测“自上而下”看得准、看得广、看得全、看得清
利用大气浓度测量进而计算碳排放和碳吸收的方法被称作“自上而下”，与基于过程模型、统计计算的“自下而上”方法有很大区别。
大气探测可以获取某一时刻或一段时间内大气中CO2含量的状态或其变化量，其中“自上而下”方法看得准、看得广、看得全、看得清。“这样我们通过观测才能描绘出一个真实的大气CO2含量状态和变化趋势。”杨东旭说。
IPCC在《2006年IPCC国家温室气体清单指南》的修订版中明确了“自上而下”校核清单的要求，发达国家也早已认识到“自上而下”方法的重要性。为观测大气中的二氧化碳浓度，2009年，日本成功发射了国际上第一颗温室气体专用探测卫星GOSAT。2014年，美国OCO-2发射升空。2016年12月22日，中国碳卫星在酒泉卫星发射基地成功发射升空并在轨运行，成为国际第3颗温室气体卫星，主要目标是实现全球大气二氧化碳柱平均干空气混合比的高精度监测，为碳排放科学研究提供卫星资料。
研发卫星遥感反演算法，利用反演算法解析数据
这次公布的碳通量数据集，是在2017年4月-2018年4月高精度反演产品的基础上计算获得的。
据介绍，大气所承担了中国碳卫星二氧化碳浓度反演算法研发、碳源汇同化系统研发和卫星数据的科学应用等工作。其中，卫星遥感大气二氧化碳的主要挑战是精度要求高、干扰因素多、获取高精度数据的难度大。
在国家高技术研究发展计划（863）“中国碳卫星”和中科院战略性科技先导专项“碳专项”等的资助下，杨东旭作为大气所团队核心成员研发了卫星遥感反演算法。利用反演算法解析中国碳卫星观测数据，并获得了首幅全球二氧化碳分布图，并在地球观测组织年度大会上向世界公开发布。这项成果受到与会的美国航天局（NASA）、日本航天局（JAXA）和欧洲空间局（ESA）等国外研究机构代表的高度关注。
“近期的研究表明，经过算法的改进和观测数据的优化，中国碳卫星的数据精度已达国际先进水平。”杨东旭告诉记者，“这是成功计算出全球碳通量的关键一步”。
利用碳卫星观测计算全球碳通量
世界上很多国家都在努力攻克温室气体监测领域的技术难题。
“利用碳卫星观测的反演结果主要是体现全球二氧化碳分布情况，而最新发布的数据集则采用了大气观测同化算法。”杨东旭说，通过同化算法可对区域二氧化碳进行溯源，“找到哪里排放二氧化碳，哪里吸收二氧化碳。”
目前，中国碳卫星能提供约500×500公里分辨率的全球碳通量数据。“下一步，还将继续提高分辨率，对一个城市、一片森林的碳排放和碳汇情况进行监测。”杨东旭介绍说，新一代碳卫星将从国家尺度对二氧化碳收支进行核算，“对不同国家的碳通量进行监测，将为中国的国际气候谈判提供科学依据和支撑。同时还能对省市的碳减排进行核查普查。”
“全球盘点有助于了解温室气体减排、增汇等行动对气候变化趋势的影响，卫星遥感将在全球统一、无偏差的碳收支核算中发挥重大作用。”杨东旭指出，未来，新一代卫星的设计与研发将面向我国碳达峰碳中和目标的监测需求、国际社会的盘点需求。
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