厲害了！中國這項數據全球共享，世界上僅三個國家能做到

日前，在地球觀測組織（GEO）第14屆全會“中國日”活動上，中國代表宣佈：

中國新一代靜止軌道氣象衞星“風雲四號”和首顆全球二氧化碳監測科學實驗衞星（簡稱“碳衞星”）的數據產品將對全球用户免費開放。

當天，碳衞星數據產品率先正式開放共享。

全球用户可通過風雲衞星遙感數據服務網和中國國家綜合地球觀測數據共享平台獲取相關數據產品。

至此，中國成為繼日本、美國之後，第三個可以提供碳衞星數據的國家。

這顆碳衞星，將對充分了解全球碳循環過程及其對全球氣候變化的影響發揮重要作用。

彙集近140天的數據可製作一張無縫隙全球覆蓋的**二氧化碳監測圖

主流氣候學家認為，人類活動排放的二氧化碳導致近200年間大氣二氧化碳濃度急劇上升，是全球變暖的主要推手。

在此基礎上，學界一直圍繞兩個方面進行研究：

如果二氧化碳濃度持續上升，温度會不會持續上升，氣候系統對二氧化碳的變化有什麼樣的反饋機制？

另一方面，也是更為關鍵的碳源匯問題：每年自然和人為分別向大氣中排放多少二氧化碳，地球系統能夠吸收其中多少，碳通量為多少？

可以説，這兩方面研究對指導人類減緩和適應氣候變化至關重要。而其最重要的前提就是準確、即時掌握全球大氣中二氧化碳的濃度變化。

目前，列入世界氣象組織全球大氣觀測（GAW）計劃的站點仍非常有限，全球大氣本底站為31個，區域大氣本底站也只有400多個，加上飛機、輪船上捎帶的二氧化碳觀測儀，這些可以幫助學界掌握全球平均大氣二氧化碳信息，但要實現前面提到的兩個科學目標並不容易。

碳衞星在一定程度上為這個問題提供瞭解決方案，它可以獲取覆蓋全球的二氧化碳監測數據。

目前，碳衞星的兩個主要載荷的一級數據均可下載。其中一個儀器叫高光譜温室氣體探測儀，正是用來觀測二氧化碳信息的。

*碳衞星數據每天更新。*用户可以按照日期和區域定製和下載碳衞星的全球數據。碳衞星一天的覆蓋觀測範圍有多大呢？

碳衞星地面應用系統總指揮、國家衞星氣象中心副主任張鵬介紹：

碳衞星是一顆標準的近極地太陽同步衞星，每天在距地球700公里高度的軌道上空圍着地球南北兩極繞圈飛行，一天能跑14圈到15圈。

碳衞星上的全球二氧化碳監測儀每軌能收集到軌道東西向20公里範圍內的地球大氣高光譜分辨率信息。如此算下來，碳衞星一天所能獲取的數據為（14到15）�20公里範圍，即大約300公里的覆蓋區域。

地球赤道的周長約40000公里，從理論上説，如果拿到140天左右、2000條軌道的觀測數據，就能獲取一張無縫隙全球覆蓋的二氧化碳監測圖。

需要注意的是，在衞星行進途中，遇到有云遮擋時，無法獲取大氣二氧化碳的信息，會留有大片數據空缺的區域。

根據美國同類衞星OCO-2的經驗，一般積累半年觀測資料，能獲得一組全球覆蓋相對完整的數據；

積累一年觀測資料，通過不斷重複觀測把縫隙、雲缺測數據填充上，才能提供一套完整的全球二氧化碳監測數據。

關於此次中國碳衞星數據向國際開放，中方的專家團隊還有一個期待：如果中、美、日三家碳衞星數據能形成互補關係，或許將可以在一定程度上解決完整數據獲取週期長的問題。

*衞星、地面精確“握手”*保證數據“不在星上過夜”

*要將碳衞星的全球觀測資料完整無誤地接收下來，需要衞星和地面精準“握手”。*碳衞星獲取數據後，需要及時傳給地面接收站，並彙集到位於北京的資料處理中心。

因為碳衞星為全球運行，所以國家衞星氣象中心依託“風雲”極軌衞星的地面接收站網布局，使用一個極區高緯度站（瑞典基律納站）和兩個國內站（烏魯木齊站和佳木斯站）的組合接收碳衞星的全球資料。

特別是在基律納站的幫助下，可以*確保碳衞星每一軌資料都能做到當天及時傳回地面，保證了觀測資料“不在衞星上過夜”。*作為碳衞星地面應用系統的總指揮，張鵬對這一點非常自豪。

*碳衞星的接收只是碳衞星數據“生產線”的開始，*要向用户提供可以使用的科學數據，還要經歷數據預處理和產品定量反演等科技含量極高的工作。

衞星接收的是原始觀測資料，無法直接被科學家使用。所以，首先需要對碳衞星的原始觀測資料進行加工預處理。

預處理的主要環節*包括定位、輻射定標和光譜定標，*科學家需要深入瞭解遙感儀器的工作原理和星上設計，技術難度極高。

碳衞星數據“生產線”到這裏，就能提供給科學家，由其反演二氧化碳濃度，“化身”二級數據；再跟模式結合，就能得到全球二氧化碳碳源匯分佈信息了。

通過對比碳衞星傳回的數據，科學家們可以算出世界不同地區二氧化碳水平上升或下降的情況。

話説回來，一級資料仍然是最根本的。只有一級資料正確，才能確保二氧化碳濃度反演正確。

張鵬介紹，在在軌測試的這半年中，他們找到了碳衞星與美國OCO-2觀測條件、觀測軌道、觀測區域完全一樣的一軌，認真比對後發現，兩顆衞星觀測資料的一致性非常好。“這説明，在數據質量這一塊，我們的碳衞星與美國的OCO-2是一個量級的。”

可為大氣污染治理工作**提供重要科學依據

2009年，日本成功發射了全球首顆碳衞星GOSAT。2014年，美國航空航天局（NASA）成功發射了OCO-2。從實踐來看，二氧化碳觀測衞星對於氣候變化研究具有重大推動作用。

以美國為例，今年10月NASA劉俊傑團隊通過分析兩年多來的OCO-2數據後發現，受厄爾尼諾現象的影響，某些熱帶地區比平時釋放更多二氧化碳。這項研究解釋了“這些年來人類活動的排放量大致相同，全球新增二氧化碳從哪裏來的”這個重要科學問題。

而隨着中國碳衞星數據的開放共享，全球三顆二氧化碳觀測衞星在軌，將給人類二氧化碳排放量監測和全球碳循環研究帶來更多可能。

比如，科學家將能夠更好地觀察到高排放地區二氧化碳濃度升高，甚至個別發電廠和工業泄漏。另外，通過將遙感技術與大氣、海洋和陸地的計算機模型相結合，科學家或將能夠把碳排放中的人類影響與自然過程分開。

目前，我國科學家對於碳衞星的數據需求可謂非常迫切。此前，中科院開展碳循環模式研究的多名科學家已經開始引入日本、美國碳衞星的二級資料。

對於此次碳衞星數據全球開放共享，中科院、中國氣象局、國內高校地學領域的科學家皆保持了高度關注。具體到碳衞星數據的應用前景，張鵬介紹，

碳衞星數據可以為我國將來的大氣治理工作提供科學依據，為IPCC第六次報告提供中國國內自主觀測數據，也可以提供給國家氣候中心用作全球氣候變化模擬基礎數據。另外，這些數據也是目前生態植被研究中非常需要的。

目前已開放的是碳衞星一級資料，資深用户已經可以用來反演二氧化碳信息。我們正在不斷地測試碳衞星的算法和產品，下一步，會推出應用更為廣泛的二級數據，做出真正的全球二氧化碳分佈圖，為應對全球氣候變化做出中國貢獻。”

*二級產品即二氧化碳反演技術，難度也極高。*目前國家衞星氣象中心正在聯合中科院和有關高校的專家進行攻關。希望在不久的將來能夠為用户提供穩定可靠的二級產品。