近日，中国首颗陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”发射成功，这颗卫星被媒体称为太空的“碳汇王者”。不少人好奇，卫星为什么可以助力实现“双碳”目标？
一般来说，卫星助力“双碳”目标的实现可以分为两种方式：
第一种是助力监测碳排放的卫星，可称为碳源卫星。要达到“可测量、可报告、可核查”的量化减排目标，切实可行的测量方法和技术是非常重要的。今年4月，中国发射了一颗具备二氧化碳激光探测能力的大气环境监测卫星“大气一号”。这颗主动激光雷达卫星在工作时，会实时对地发射不同波段的激光，并接收反射回来的、被气体消散后的激光回波信号。通过这些被不同程度消散的回波信号，能够反演全球大气中的二氧化碳浓度等信息，从而对碳源的现状和变化进行精准监测。
第二种就是监测碳汇的卫星。碳汇与碳源是一个相对的概念，比如，森林能够吸收和储存大气中的二氧化碳，就像一个超级大的“固碳”工厂，把游离在空气中的二氧化碳固定下来的这一过程，就叫碳汇。获取高精度的植被高度和面积信息是森林碳汇监测的关键。
“句芒号”卫星的主要功能就是计算碳汇。它搭载了激光雷达，卫星通过向地面发射激光，计算激光到树冠以及地面的时间差，结合光速和其他先验知识，从而计算出树木的高度。此外，通过多角度多光谱相机，采集不同树木反射出的不同光谱，综合角度和谱段的信息，就可以得知森林的密度和植被的类型，准确还原森林茂密程度。不同种类的植被，碳汇数值不同。
无论是监测碳源还是碳汇，本质都是利用了遥感卫星的原理。
2022年3月1日，搭载美国第三颗下一代气象卫星的“宇宙神5”型运载火箭从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空 新华社/法新
其实，借助空天技术监测地表以及地球大气环境并不是近年来才有的新技术。1960年美国发射了第一颗人造试验气象卫星，拉开了大气监测的序幕。中国的气象卫星研制工作始于20世纪70年代。1988年中国发射了第一颗气象卫星“风云一号”太阳同步轨道气象卫星，到今天已成功发射19颗风云系列卫星。
随着技术的发展，气象卫星搭载的各种气象遥感仪器逐渐丰富，各种探测载荷能够探测地球和大气层的可见光、红外和微波辐射等信息，并将它们转换成数字信息发送回地面，经过计算和处理后，得出各种气象信息资料。
随着全球变暖，温室气体的碳排放问题被关注，气象卫星可以监测气体的功能受到重视。2009年，日本发射了温室气体观测卫星“呼吸号 ”，2014年美国发射了“轨道碳观测者2号”。2016年，中国自主研发的碳监测卫星也成功发射。
相比于其他地面手段，以卫星为代表的空天技术在监测相关数据方面主要有3点优势：第一，卫星飞得高看得远，能测到地面手段难以测量的数据。第二，卫星看得更快、更高效，可以一次性看到植被高度、植被面积、叶绿素荧光、大气PM2.5含量、二氧化碳等多元数据。第三，卫星可以在全球范围内进行高效探测，让碳数据透明，成为国际谈判中的重要指标以及制定政策的有效依据，增加国际碳谈判的话语权。
目前，中国天基碳监测体系正在规划和系统论证中，通过发展多尺度、多维度各型卫星系统，分阶段部署、组网运行，将有助于协同服务“双碳”整体目标。
来源：环球杂志
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