每一次出行、发电和工业生产，都会在大气中留下CO2的痕迹；与此同时，森林、草地和农田通过光合作用吸收一部分CO2，广阔的海洋也在不断吸收大气中的CO2。如果把地球想象成一本巨大的碳账本，人类排放是“支出”，海洋和陆地生态系统吸收是“收入”。 碳的这笔帐发生在广阔陆地、海洋和高空之间，既看不见，也很难逐地、逐时精确核算。
卫星遥感为这件事提供了新的可能。过去的碳卫星已经能够从太空观测大气柱CO2浓度（XCO2），利用大气输送模拟，推测这种变化来自哪里，但仅凭大气中CO2浓度的变化，就像只看到“账户余额变了”，却不容易分清变化来自化石燃料燃烧，还是来自植物生长、呼吸和生态系统交换。这正是我国下一代碳卫星（TanSat-2）的核心目标任务之一：让碳账本不仅更大范围地被看到，还能被更清楚地拆分，需要“放大镜”看清碳账本的细节。
我国下一代碳卫星的CO2 和太阳诱导叶绿素荧光（SIF）协同观测以区分人为和生态碳收支示意图
元股证券:ygzq.hk为此，在国家重点研发计划、中国科学院先导专项等项目的资助下，中国科学院大气物理研究所联合中国科学院微小卫星创新研究院、生态环境部环境卫星应用中心等国内单位，以及University of Edinburgh等国际合作单位，提出并研制了面向我国下一代碳卫星碳监测、核算的新方法、新系统，在仿真观测中，成功实现了碳汇和人为碳排放的区分核算。本文发表在SCI期刊《大气科学进展》，论文第一作者是中国科学院大气物理研究所杨东旭，通讯作者分别为University of Edinburgh Liang Feng、中国科学院大气物理研究所王婧。
据悉，TanSat-2是面向下一代全球碳监测需求设计的全新卫星体系。卫星拟搭载高光谱光栅光谱仪，观测CO2、CH4等温室气体，同时开展太阳诱导叶绿素荧光（SIF）的观测，具备约1000 km 瞬时视场和3000 km横向摆扫能力。更宽的观测幅宽意味着更高的空间和时间采样密度，也更有机会减少云、气溶胶和低太阳高度角造成的观测空缺。
这项研究有意思的地方，是把两类互补线索放进同一个反演框架：一类是大气CO2浓度，反映地表碳交换在空气中留下的综合信号；另一类是太阳诱导叶绿素荧光（SIF），它是植物进行光合作用时发出的微弱“荧光信号”，可以帮助识别陆地生态系统的生产力。通俗地说，CO2像是大气里留下的“总账变化”，SIF 则更像植物正在工作的“现场提示”。把两类观测结合在一起，就能更有效地区分自然碳汇与人为化石燃料排放。
卫星还未真正上天之前，科学家如何评估它将来能带来多大改进？为了高保真的测试卫星，研究介绍了自主研发的碳卫星观测轨道模拟器，通过综合考虑大气条件、地表特征等多种影响因素，尽可能真实地模拟卫星在太空中的观测过程和观测数据。然后，采用观测系统模拟实验（OSSE），开展卫星观测“任务彩排”：首先设定一个已知答案的虚拟碳循环世界，再模拟 TanSat-2 可能观测到的 XCO2 和 SIF 数据，最后检验反演系统能否从这些观测中准确“找回”预先设定的碳排放和碳汇。
模拟结果显示，在理想的低偏差条件下，TanSat-2 的CO2与SIF协同观测能够显著提升NPP和FF的反演能力。例如，研究中 NPP误差不确定度在西伯利亚和亚马逊等区域最多可降低约 95%；对化石燃料排放的估计，在西伯利亚、北亚、美国和南非等区域也可获得约 80% 的误差不确定度降低。对温带北美、热带美洲、南部非洲、北方亚洲、温带亚洲和欧洲等典型区域的评估也表明，TanSat-2对复杂植被区和人为排放区都具有明显约束潜力。
口碑信誉配资不过，论文给出的另一个结论同样重要：大幅宽不是万能钥匙。当观测数据存在系统性偏差时，更多数据也可能把偏差一起带进反演系统。研究发现，SIF 偏差过大时，NPP 估计甚至可能比先验结果更差；而对 FF 估计来说，即使XCO2只有0.3 ppm的轻微偏差，也可能造成严重误差。因此，未来碳卫星不仅要“扫得宽”，还必须“量得准”。
全球减排和碳中和目标需要可信的监测、报告与核查体系，也就是常说的MMRV（Measurement, Monitoring, Reporting and Verification，可测量、可监测、可报告和可核查）。如果能从太空持续获得大幅宽、广覆盖、高精度的CO2、SIF以及相关辅助观测，科学家就能更独立地评估不同区域的碳排放变化和生态系统吸收能力。本研究开发的误差矩阵工具，也为TanSat-2及未来CO2卫星任务设计提供了一个可量化的评估框架：在幅宽、精度、偏差和反演效果之间，找到更合理的平衡点。
当然，卫星并不能独自完成所有碳监测任务。云、气溶胶和污染条件会造成观测空缺金融投资信息门户平台，复杂地表也会引入不确定性。论文最后强调，可靠的全球和区域碳通量监测需要卫星、地基、航空和原位观测共同支撑。换句话说，TanSat-2是地球碳账本上的一支重要“太空笔”，而要把账算清，还需要多种观测手段一起校对。（光明日报全媒体记者崔兴毅）
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