近日，中國首顆陸地生態系統碳監測衛星 “句芒號” 發射成功，這顆衛星被媒體稱為太空的 “碳匯王者”。不少人好奇，衛星為什麼可以助力實現 “雙碳” 目標？
一般來說，衛星助力 “雙碳” 目標的實現可以分為兩種方式：
第一種是助力監測碳排放的衛星，可稱為碳源衛星。要達到 “可測量、可報告、可核查” 的量化減排目標，切實可行的測量方法和技術是非常重要的。今年 4 月，中國發射了一顆具備二氧化碳激光探測能力的大氣環境監測衛星 “大氣一號”。據媒體報道，這顆主動激光雷達衛星在工作時，會實時對地發射不同波段的激光，並接收反射回來的、被氣體消散後的激光回波信號。通過這些被不同程度消散的回波信號，能夠反演全球大氣中的二氧化碳濃度等信息，從而對碳源的現狀和變化進行精準監測。
第二種就是監測碳匯的衛星。碳匯與碳源是一個相對的概念，比如，森林能夠吸收和儲存大氣中的二氧化碳，就像一個超級大的 “固碳” 工廠，把遊離在空氣中的二氧化碳固定下來的這一過程，就叫碳匯。獲取高精度的植被高度和面積信息是森林碳匯監測的關鍵。
據媒體報道，“句芒號” 衛星的主要功能就是計算碳匯。它搭載了激光雷達，衛星通過向地面發射激光，計算激光到樹冠以及地面的時間差，結合光速和其他先驗知識，從而計算出樹木的高度。此外，通過多角度多光譜相機，採集不同樹木反射出的不同光譜，綜合角度和譜段的信息，就可以得知森林的密度和植被的類型，準確還原森林茂密程度。不同種類的植被，碳匯數值不同。
無論是監測碳源還是碳匯，本質都是利用了遙感衛星的原理。
其實，藉助空天技術監測地表以及地球大氣環境並不是近年來才有的新技術。1960 年美國發射了第一顆人造試驗氣象衛星，拉開了大氣監測的序幕。中國的氣象衛星研製工作始於 20 世紀 70 年代。1988 年中國發射了第一顆氣象衛星 “風雲一號” 太陽同步軌道氣象衛星，到今天已成功發射 19 顆風雲系列衛星。
隨着技術的發展，氣象衛星搭載的各種氣象遙感儀器逐漸豐富，各種探測載荷能夠探測地球和大氣層的可見光、紅外和微波輻射等信息，並將它們轉換成數字信息發送回地面，經過計算和處理後，得出各種氣象信息資料。
隨着全球變暖，溫室氣體的碳排放問題被關注，氣象衛星可以監測氣體的功能受到重視。2009 年，日本發射了溫室氣體觀測衛星 “呼吸號”，2014 年美國發射了 “軌道碳觀測者 2 號”。2016 年，中國自主研發的碳監測衛星也成功發射。
相比於其他地面手段，以衛星為代表的空天技術在監測相關數據方面主要有 3 點優勢：第一，衛星飛得高看得遠，能測到地面手段難以測量的數據。第二，衛星看得更快、更高效，可以一次性看到植被高度、植被面積、葉綠素熒光、大氣 PM2.5 含量、二氧化碳等多元數據。第三，衛星可以在全球範圍內進行高效探測，讓碳數據透明，成為國際談判中的重要指標以及制定政策的有效依據，增加國際碳談判的話語權。
目前，中國天基碳監測體系正在規劃和系統論證中，通過發展多尺度、多維度各型衛星系統，分階段部署、組網運行，將有助於協同服務 “雙碳” 整體目標。
來源 /《環球》雜誌
文章作者：銀河航天創始人、董事長兼 CEO 徐鳴
編輯 / 楊振
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