研究综述
范萌, 陈良富, 陶金花, 汪洋, 张莹, 余超, 顾坚斌, 孔亚文, 李明戈, 巫邵杰
随着《巴黎协定》全球碳盘点机制的正式实施,建立客观、透明且独立的温室气体排放核算与验证体系,已成为国际气候治理领域亟待解决的关键科学问题与业务需求。以GOSAT系列、OCO系列及TanSat为代表的第一代短波红外高光谱碳监测卫星,成功验证了天基高精度探测温室气体柱浓度的技术可行性。然而,受限于离散点采样或窄幅推扫的观测体制,第一代卫星在时空覆盖连续性、人为碳排放点源识别能力以及复杂背景下的人为源分离等方面存在显著局限性。为此,以日本GOSAT-GW、欧洲CO2M、美国GeoCarb与中国TanSat-2为代表的新一代碳监测卫星任务,在载荷体制上全面转向大幅宽光栅成像模式,在轨道布局上突破单一极轨观测限制,采用了涵盖低轨(LEO)星座组网、中轨(MEO)椭圆冻结轨道以及地球同步轨道(GEO)的多元化轨道设计方案。新一代卫星任务通过构建集超宽幅覆盖、高频次重访以及多要素协同探测于一体的系统化观测方案,利用气溶胶协同探测以提升温室气体反演精度,并借助二氧化氮作为人为排放示踪剂,引入日光诱导叶绿素荧光约束自然碳汇背景,以有效实现复杂环境下人为碳排放信号的精准分离与烟羽形态刻画。这一技术跨越将全面提升天基系统对人为碳排放清单的独立校核能力,为全球碳盘点提供具备一致性与可追溯性的天基观测支撑。