科技支撐碳達峰碳中和

8月15日，記者從中國科學院大氣物理研究所獲悉，基于我國第一顆全球二氧化碳監(jiān)測科學實驗衛(wèi)星中國碳衛(wèi)星的大氣二氧化碳含量觀測數(shù)據(jù)，來自該所等單位的研究人員利用先進的碳通量計算系統(tǒng)，獲取了中國碳衛(wèi)星首個全球碳通量數(shù)據(jù)集。這是一個里程碑式的結果，標志著我國具備了全球碳收支的空間定量監(jiān)測能力，是國際上繼日本、美國之后的第三個具備該技術的國家。相關研究成果在線發(fā)表于《大氣科學進展》雜志。

二氧化碳是地球大氣的重要組成部分，因其會產生較強的溫室效應，被認為是造成氣候變化的關鍵原因。為減緩二氧化碳過度排放造成的氣候變化，1992年以來，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》逐步對各國碳排放狀態(tài)加強約束。《巴黎協(xié)定》提出，2023年起，每五年進行一次全球盤點的計劃，以評估各國的實際行動在減緩氣候變化中的貢獻。

“隨著大氣探測和模型模擬技術的飛速發(fā)展，通過大氣二氧化碳濃度觀測溯源碳排放的方法，被認為是評估溫室氣體減排成果的有效方法。”中科院大氣所副研究員楊東旭說。

大氣二氧化碳濃度測量法依賴于觀測和模擬。在觀測方面，衛(wèi)星遙感由于特殊的觀測地點和方式，可以在二氧化碳全球觀測中發(fā)揮較大作用，特別是在全球覆蓋高分辨率的觀測上，能夠做到看得廣、看得清；而模擬則主要是通過大氣輸送模型，利用高性能計算機，模擬出大氣二氧化碳傳輸過程和每一個時刻、每一個地方大氣二氧化碳的含量。

為了觀測大氣中的二氧化碳濃度，日本于2009年成功發(fā)射了國際上第一顆溫室氣體專用探測衛(wèi)星GOSAT，美國OCO-2緊隨其后，于2014年發(fā)射升空。2016年12月22日，中國碳衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地成功發(fā)射升空并在軌運行，成為國際第三顆溫室氣體衛(wèi)星，其目標是實現(xiàn)對全球大氣二氧化碳濃度的高精度監(jiān)測，為碳排放科學研究提供衛(wèi)星資料。

“有了自己的碳衛(wèi)星以后，對于某一個時刻、某一個地方的二氧化碳含量，我們會得到一個觀測值和一個模擬值。這兩個數(shù)據(jù)必然會存在差異。為了減小誤差，我們會使用‘數(shù)據(jù)同化’法，得到最接近真實的數(shù)值。”楊東旭說。

這項研究中，研究人員將碳同化系統(tǒng)與全球化學輸送模式相結合，成功同化衛(wèi)星觀測數(shù)值與模擬數(shù)值，得到了最接近真實情況的數(shù)值。研究結果表明，與先驗通量相比，不確定度減少了30%—50%。

更重要的是，利用中國碳衛(wèi)星觀測資料，科研人員估算了2017年5月至2018年4月共12個月的全球陸地碳凈通量。估算結果與利用日本GOSAT衛(wèi)星和美國OCO-2衛(wèi)星資料的估算結果大體一致。這表明我國首顆碳衛(wèi)星具有了全球碳通量監(jiān)測的能力。

對此，楊東旭表示，中國碳衛(wèi)星是我國第一代溫室氣體監(jiān)測專用衛(wèi)星，實現(xiàn)了空間溫室氣體高精度監(jiān)測的從無到有，邁開了重要且艱難的第一步。未來，我國將以碳衛(wèi)星的研究成果為基礎，研發(fā)新一代的溫室氣體監(jiān)測衛(wèi)星，服務于全球和我國雙碳目標的實現(xiàn)。