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中国碳卫星“把脉”全球大气—新闻—科学网

发布时间:2017-12-04 阅读:

  中国的碳卫星“脉冲”全球气氛 - 新闻中心 - 科学网

  近日,中国在酒泉卫星发射中心成功发射了全球二氧化碳监测科学实验卫星(简称碳卫星)。这是中国第一颗专门监测全球大气二氧化碳含量的卫星,配备了高光谱,高空间分辨率二氧化碳探测器,多光谱云雾探测器等设备。这也是继美国和日本之后的世界第三颗碳卫星。为什么要发射这样的卫星?监测二氧化碳状况的意义何在?如何检测二氧化碳?这颗卫星还搭载了什么精密的技术设备呢?

  碳排放数据

  中国需要一个声音

  温室效应直接威胁着全人类的生存和发展。在这样严峻的形势下,减少二氧化碳等温室气体排放是不可避免的选择。为了实现巴厘路线图的三个可量化的减排目标(可测量的,可报告的和可验证的)以及相应的测量方法,各国政府都渴望有切实可行的测量方法和技术来提供全球碳循环研究信函数据支持。

  地面观测点可以收集大气二氧化碳数据,为什么要发射卫星?碳与卫星工程陆上应用系统总设计师杨忠东说,世界上只有几百个观测二氧化碳的场所。很难满足监测需求。只有卫星可以忽略二氧化碳分布的全景。

  正因为如此,所有发达国家都开发了专用卫星。由于技术难度大,目前只有两颗卫星监测地球温室气体的空间排放量,一个是2009年日本排放的GOSAT数量,另一个是2014年美国排放的天然气。二氧化碳浓度测量卫星OCO 2卫星。

  据科技部国家遥感中心总工程师李嘉宏介绍,中国发射的中国碳卫星通过地面数据接收,处理和验证系统定期制作全球二氧化碳分布图,使我国成为一个世界上最大的二氧化碳监测大气中的二氧化碳监测,家庭首先要有一本书,这本书是我们自己的碳排放监测,了解自己的碳排放数据对提高我们在国际气候变化中的发言意义重大。嘉宏说。

  自己的透视

  看看颜色识别气体

  碳质卫星实现大气温室气体检测是基于大气吸收细胞的原理,二氧化碳,氧气等气体在近红外波段对短波红外波段有更多的气体吸收,形成特征大气吸收光谱,强度的吸收光谱进行了严格的定量测量,利用反演算法计算了卫星观测路径上二氧化碳的柱子浓度。

  使用数据同化系统的柱浓度和一系列模型计算的全局分析可以推断出碳循环研究基础的核心是二氧化碳的总通量(单位时间内每单位时间的总二氧化碳) 。

  为了获得高精度的大气吸收光谱和识别二氧化碳并制作动态图像,碳卫星需要特殊的透视性,这是碳颗粒的主要负载。高光谱和空间分辨率二氧化碳检测仪,其工作原理是在可见光和近红外光谱下,利用分子吸收线检测二氧化碳浓度。

  简而言之,就是通过查看颜色来识别二氧化碳气体。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员郑玉泉解释说,空气中的二氧化碳分子通过空气时会吸收不同程度的许多精细颜色。通过光学仪器准确测量这些颜色,可以反算二氧化碳分子的数量,从而了解大气中二氧化碳的浓度。

  此外,探测器采用大面积衍射光栅细分吸收光谱,可以检测三个通道的大气吸收光谱,最高分辨率为0.04 nm。这种高分辨率是国内光谱仪的第一次发展。

  多种观察模式

  跳华尔兹

  碳素卫星虽小,但是迄今为止我国观测模式下最为复杂的民用卫星。结合各种观测模式,碳排放无处不在。

  二氧化碳探测器配合卫星平台,通过观测主飞机和观测火炬,准确测量全球陆地和海上路径上二氧化碳的吸收光谱。斜向和眩光观测模式利用太阳在海面上的镜面反射来提高信噪比,获取海面上的二氧化碳数据;垂直看,底部观察模式,利用地面二氧化碳漫反射表面特征观察。

  为了保证获得在轨光谱数据的准确性,需要在轨道上,月球上和地面上对负载进行校准。白天校准是在白天进行的,太阳是用来标定仪器观测值的标准来源。在夜间,使用月亮作为标准源,校准仪器的观测值;校准地面并使用地面高精度测量设备来提高数据一致性。由于多个观测模式是互动的,每圈都要进行校准,卫星正在不断调整姿态,就像空间华尔兹一样。

  碳卫星运行后,地球每16天进行一次综合医学检查。科学数据将依靠FY系列地面接收站资源完成数据下载。这些数据不能直接用于分配二氧化碳浓度。大气物理学家需要进行高精度的全球二氧化碳分布反演计算,才能最终形成不同季节,不同地区的医疗报告。

  装备精良

  未来有望衡量阴霾

  除了携带二氧化碳探测器碳粒子外,还有另外一种武器多频段云和气溶胶探测器。虽然不是主角,但可能会带来许多意想不到的收获。

  在展示碳颗粒的时候,云和气溶胶探测器只计划了四个光谱通道,但是随着地面应用系统的不断演示,需要做进一步的调整以增加相应的通道。增加检测通道后,可以提取气溶胶光学厚度,并通过大气校正得到表面反射率,从而实现气溶胶同时反演和地表反射率。这样,不但可以获得全球尺度的气溶胶数据,而且科学家也可以准确的推算出二氧化碳浓度逆转的干扰因素。也可以帮助气象学家提高天气预报的准确性,为研究PM2.5等大气污染的成因提供重要数据。 。有研究人员表示,具体如何监测霾,等待第一批卫星发回的数据做分析判断。另外,除了精确测量和排除测量干扰外,还有一些重大系统需要协调合作才能达到最终的任务目标。卫星,载波,发射场,测控和应用五大系统由碳卫星按照航天工程模式组成。

  二氧化碳的全球分布和机理,以及其巨大的应用价值,除了进行有关的科学实验外,还有必要进一步认识。信息处理,处理,共享,服务的卫星传输将按照应用要求,与其他国家共享,同时切实指导我们的节能减排工作。李嘉宏说。

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