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測科學實驗衛星中國碳衛星的大氣二氧化碳含量觀測數據，來自該所等單位的研究人員利用先進的碳通量計算系統，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，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，《聯合國氣候變化框架公約》逐步對各國碳排放狀態加強約束。《巴黎協定》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年成功發射了國際上第一顆溫室氣體專用探測衛星GOSAT，美國OCO-2緊隨其后，于2014年發射升空。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，成為國際第三顆溫室氣體衛星，其目標是實現對全球大氣二氧化碳濃度的高精度監測，為碳排放科學研究提供衛星資料。

“有了自己的碳衛星以后，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。這兩個數據必然會存在差異。為了減小誤差，我們會使用‘數據同化’法，得到最接近真實的數值。”楊東旭說。

這項研究中，研究人員將碳同化系統與全球化學輸送模式相結合，成功同化衛星觀測數值與模擬數值，得到了最接近真實情況的數值。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衛星和美國OCO-2衛星資料的估算結果大體一致。這表明我國首顆碳衛星具有了全球碳通量監測的能力。

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