“中國(guó)新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星‘風(fēng)云四號(hào)’和首顆全球二氧化碳監(jiān)測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星(簡(jiǎn)稱碳衛(wèi)星)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品將對(duì)全球用戶免費(fèi)開放！”10月24日，在地球觀測(cè)組織(GEO)第14屆全會(huì)“中國(guó)日”活動(dòng)上，中國(guó)代表宣布了這一重大消息。

當(dāng)天，碳衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品率先正式開放共享。至此，中國(guó)成為繼日本、美國(guó)之后，第三個(gè)可以提供碳衛(wèi)星數(shù)據(jù)的國(guó)家。

氣候?qū)W家的主流觀點(diǎn)認(rèn)為二氧化碳是全球變暖的主要推手，所以準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)掌握全球大氣中二氧化碳的濃度變化至關(guān)重要。“碳衛(wèi)星在一定程度上為這個(gè)問題提供了解決方案，它可以獲取覆蓋全球的二氧化碳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。”碳衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)總指揮、國(guó)家衛(wèi)星氣象中心副主任張鵬說，目前，碳衛(wèi)星的兩個(gè)主要載荷的一級(jí)數(shù)據(jù)均可下載，其中高光譜溫室氣體探測(cè)儀正是用來觀測(cè)二氧化碳的。

張鵬介紹，碳衛(wèi)星每天在距地球700公里高度的軌道上飛行，一天能跑14到15圈。其二氧化碳監(jiān)測(cè)儀每軌能收集到軌道東西向20公里范圍內(nèi)的地球大氣高光譜分辨率信息。如此，碳衛(wèi)星一天能獲取的數(shù)據(jù)大約覆蓋300公里的區(qū)域。

“理論上講，如果拿到140天左右、2000條軌道的觀測(cè)數(shù)據(jù)，就能獲取一張無縫隙全球覆蓋的二氧化碳監(jiān)測(cè)圖。”張鵬說，根據(jù)美國(guó)同類衛(wèi)星OCO-2的經(jīng)驗(yàn)，一般積累一年才能提供一套完整的全球二氧化碳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

此次數(shù)據(jù)向國(guó)際開放，中方專家團(tuán)隊(duì)期待：如果中、美、日三家碳衛(wèi)星數(shù)據(jù)能形成互補(bǔ)，或?qū)⒃谝欢ǔ潭壬辖鉀Q完整數(shù)據(jù)獲取周期長(zhǎng)的問題。

“要將碳衛(wèi)星的全球觀測(cè)資料完整無誤地接收下來，需要衛(wèi)星和地面精準(zhǔn)‘握手’。”張鵬說，碳衛(wèi)星有三個(gè)地面接收站，瑞典基律納站和兩個(gè)國(guó)內(nèi)站，尤其是前者，保證了觀測(cè)資料“不在衛(wèi)星上過夜”。

衛(wèi)星接收原始觀測(cè)資料無法直接使用，需要進(jìn)行加工預(yù)處理，包括定位、輻射定標(biāo)等，技術(shù)難度極高。以光譜分辨率為例，需要在1納米的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)10個(gè)到30個(gè)探測(cè)通道，對(duì)這些通道的數(shù)據(jù)標(biāo)定出精準(zhǔn)的波長(zhǎng)。之后，原始數(shù)據(jù)就會(huì)“變身”光學(xué)信號(hào)，成為具有科學(xué)意義的一級(jí)數(shù)據(jù)。

這些數(shù)據(jù)提供給科學(xué)家，由其反演二氧化碳濃度，“化身”二級(jí)數(shù)據(jù)；再跟模式結(jié)合，得到全球二氧化碳碳源匯分布。這之中，一級(jí)資料是關(guān)鍵。張鵬介紹，在軌測(cè)試的這半年中，他們找到了碳衛(wèi)星與美國(guó)OCO-2觀測(cè)條件、軌道、區(qū)域完全一樣的一軌，發(fā)現(xiàn)兩顆衛(wèi)星觀測(cè)資料的一致性非常好。“這說明，在數(shù)據(jù)質(zhì)量方面，碳衛(wèi)星與OCO-2是一個(gè)量級(jí)的。”

張鵬介紹，碳衛(wèi)星數(shù)據(jù)可為我國(guó)將來的大氣治理工作提供科學(xué)依據(jù)。當(dāng)前已開放的是碳衛(wèi)星一級(jí)資料，資深用戶已經(jīng)可以用來反演二氧化碳信息。“我們正在不斷地測(cè)試碳衛(wèi)星的算法和產(chǎn)品，下一步，會(huì)推出應(yīng)用更為廣泛的二級(jí)數(shù)據(jù)，做出真正的全球二氧化碳分布圖，為應(yīng)對(duì)全球氣候變化作出中國(guó)貢獻(xiàn)。”張鵬說。