12月22日3时22分,我国在酒泉卫星发射中心成功发射“碳卫星”。 新华社发
这一卫星的成功发射使中国继日本和美国后,成为世界上第三个能从太空监测温室气体排放的国家。实际上,花费这么大的价钱发射专门的碳卫星,除了用于监测全球二氧化碳的分布状况,背后国家战略层面的考虑更加耐人寻味。
本报记者 王建伟 整理
耗时六年
练就超凡“视力”
据介绍,我国科研人员经过近6年时间研制出来的这颗碳卫星,安上了特制的“千里眼”,突破了大面积高精度衍射光栅制造、长寿命指向反射镜制造等多项关键技术。
碳卫星是怎么工作的?用通俗的话说,就是通过看“颜色”来识别二氧化碳气体。专家解释说,太阳光经过空气时,空气中的二氧化碳分子对许多精细的颜色有了不同程度吸收。通过光学仪器对这些色彩进行非常精准的测量,可以反向推算出二氧化碳分子数量,从而得知大气中的二氧化碳浓度。碳卫星项目要求大气中二氧化碳的浓度监测精度优于4ppm(百万分比浓度),即是说,当大气中二氧化碳含量变化超过百万分之四时,“千里眼”就必须发现。研制人员采用了大面积光栅分光技术,为碳卫星赋予了超凡的“视力”。
碳卫星上除了搭载二氧化碳探测仪,还有一件“利器”——多谱段云与气溶胶探测仪。这台探测仪可以测量云、大气颗粒物等辅助信息,为科学家精确反向推演二氧化碳浓度剔除干扰因素。
多谱段云与气溶胶探测仪虽然不是“主角”,但可能会带来许多意想不到的收获。碳卫星工程地面应用系统总设计师杨忠东说,多谱段云与气溶胶探测仪能监测大气中的颗粒物,可以帮助气象学家提高天气预报的准确性,并为研究PM2.5等大气污染成因提供重要数据支撑。研究人员表示,具体如何监测雾霾,要等碳卫星传送回第一份数据后再做分析判断。
地面也能测
为啥非要跑到太空
地面观测点也一样能搜集大气中的二氧化碳数据,那为什么我们还要费这么大力气专门发射一颗卫星到太空去监测二氧化碳数据?对此,杨忠东说,全球二氧化碳地面观测站点总共仅有数百个,难以满足监测需求,只有用卫星俯瞰,才能绘制二氧化碳分布的全景图。
“在使用卫星监测二氧化碳之前,我们只能通过地面站点观测大气中的二氧化碳含量。而地面站点的观测具有区域性、局地性的缺陷；对于占地球表面积71%的海洋,地面站点是无法监测到的,而碳卫星能够监测到海洋上空的二氧化碳含量。”碳卫星工程地面应用系统总指挥、国家卫星气象中心副主任张鹏介绍。
“目前,世界上只有美国和日本拥有碳监测卫星,我们很难获得第一手观测资料。利用卫星监测大气当中的二氧化碳,是非常前沿的技术,需要高光谱分辨率、高灵敏度的先进遥感仪器,所以中国研发碳卫星也是非常重大的技术革新。”张鹏说。
“做全球二氧化碳监测仅仅一两颗卫星是不够的,我国(碳卫星)是第三颗,欧洲也将碳卫星列入计划。我们希望通过这颗卫星和其他几个国家合作形成碳卫星‘虚拟星座’,联合观测大气二氧化碳,为全球气候变化提供更加丰富的监测数据。”科技部国家遥感中心总工程师李加洪称。
“碳排放”有了中国数据
提升气候变化话语权
发射专门的碳卫星,除了用于监测全球二氧化碳的分布状况,还有国家战略层面的考虑,在碳排放数据上知己知彼,对提升我国在国际气候变化方面的话语权具有重要意义。
一直以来,由于技术的原因,西方国家在碳排放的问题上,一直占据着“数据霸权”的地位。“中国碳排放量被国外研究机构长期高估。”中国科学院院士吕达仁认为,我国的排放因子比国际上认定的大约要低10%至15%。中国科学院副院长丁仲礼院士也指出,工艺设备、节能状况不同会导致碳排放的差异,例如中国许多锅炉条件不好,煤不能充分燃烧,如果按照国外采用的煤充分燃烧的排放系数,中国碳排放量就可能被夸大。
“从碳卫星的短期目标来看,发射成功后,我们完全可以给出全世界全年碳分布数据,也可以解释发达国家、不发达国家各自的碳贡献。特别是对中国来说,我们可以对全国各个省份、各个城市的碳排放量有详细的监测和分析,能够清楚知道哪个省份哪个区域有更多碳排放。”来自中科院长春光机所的卫星载荷研制人员蔺超说。
在李加洪看来,碳卫星的发射将填补中国在温室气体监测方面的技术空白,使中国掌握第一手的二氧化碳监测数据,监测到的数据还可分享给全球的研究者。也有专家表示,碳卫星不仅可以给各国碳排放的收支情况算一笔账,评估各个国家是否履行减排承诺,还有助于更快、更高效地发现温室气体排放源。这将有利于提升中国应对全球气候变化的国际话语权。
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