《聯合國氣候變化框架公約》第26次締約方大會（COP26） 已經在英國格拉斯哥拉開序幕。各國領導人和締約方代表將集中討論如何確保在本世紀中葉實現全球凈零排放。二氧化碳看不見摸不著，怎么才能知道是哪個國家排放的？全球范圍內，哪些地區的碳匯效果較好？如今，中國科學家的科研成果將為中國的國際氣候談判提供科學依據和支撐。

記者日前從中科院大氣物理研究所獲悉，中科院的科研人員基于中國碳衛星（TanSat）的大氣二氧化碳含量觀測，利用碳通量計算系統，獲取了中國碳衛星首個全球碳通量數據集。

“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測能力，我國是繼日本、美國之后的第3個具備此項技術的國家。”中科院大氣所副研究員楊東旭表示，我國將以碳衛星的研究成果為基礎，研發新一代溫室氣體監測衛星，服務于全球碳排放情況盤點和我國碳達峰碳中和目標的實現。

碳監測“自上而下”看得準、看得廣、看得全、看得清

利用大氣濃度測量進而計算碳排放和碳吸收的方法被稱作“自上而下”，與基于過程模型、統計計算的“自下而上”方法有很大區別。

大氣探測可以獲取某一時刻或一段時間內大氣中CO2含量的狀態或其變化量，其中“自上而下”方法看得準、看得廣、看得全、看得清。“這樣我們通過觀測才能描繪出一個真實的大氣CO2含量狀態和變化趨勢。”楊東旭說。

IPCC在《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》的修訂版中明確了“自上而下”校核清單的要求，發達國家也早已認識到“自上而下”方法的重要性。為觀測大氣中的二氧化碳濃度，2009年，日本成功發射了國際上第一顆溫室氣體專用探測衛星GOSAT。2014年，美國OCO-2發射升空。2016年12月22日，中國碳衛星在酒泉衛星發射基地成功發射升空并在軌運行，成為國際第3顆溫室氣體衛星，主要目標是實現全球大氣二氧化碳柱平均干空氣混合比的高精度監測，為碳排放科學研究提供衛星資料。

研發衛星遙感反演算法，利用反演算法解析數據

這次公布的碳通量數據集，是在2017年4月-2018年4月高精度反演產品的基礎上計算獲得的。

據介紹，大氣所承擔了中國碳衛星二氧化碳濃度反演算法研發、碳源匯同化系統研發和衛星數據的科學應用等工作。其中，衛星遙感大氣二氧化碳的主要挑戰是精度要求高、干擾因素多、獲取高精度數據的難度大。

在國家高技術研究發展計劃（863）“中國碳衛星”和中科院戰略性科技先導專項“碳專項”等的資助下，楊東旭作為大氣所團隊核心成員研發了衛星遙感反演算法。利用反演算法解析中國碳衛星觀測數據，并獲得了首幅全球二氧化碳分布圖，并在地球觀測組織年度大會上向世界公開發布。這項成果受到與會的美國航天局（NASA）、日本航天局（JAXA）和歐洲空間局（ESA）等國外研究機構代表的高度關注。

“近期的研究表明，經過算法的改進和觀測數據的優化，中國碳衛星的數據精度已達國際先進水平。”楊東旭告訴記者，“這是成功計算出全球碳通量的關鍵一步”。

利用碳衛星觀測計算全球碳通量

世界上很多國家都在努力攻克溫室氣體監測領域的技術難題。

“利用碳衛星觀測的反演結果主要是體現全球二氧化碳分布情況，而最新發布的數據集則采用了大氣觀測同化算法。”楊東旭說，通過同化算法可對區域二氧化碳進行溯源，“找到哪里排放二氧化碳，哪里吸收二氧化碳。”

目前，中國碳衛星能提供約500×500公里分辨率的全球碳通量數據。“下一步，還將繼續提高分辨率，對一個城市、一片森林的碳排放和碳匯情況進行監測。”楊東旭介紹說，新一代碳衛星將從國家尺度對二氧化碳收支進行核算，“對不同國家的碳通量進行監測，將為中國的國際氣候談判提供科學依據和支撐。同時還能對省市的碳減排進行核查普查。”

“全球盤點有助于了解溫室氣體減排、增匯等行動對氣候變化趨勢的影響，衛星遙感將在全球統一、無偏差的碳收支核算中發揮重大作用。”楊東旭指出，未來，新一代衛星的設計與研發將面向我國碳達峰碳中和目標的監測需求、國際社會的盤點需求。