面向我国碳中和、碳达峰的大气甲烷观测卫星现状与发展趋势分析

摘要

甲烷(CH_(4))是辐射强迫仅次于二氧化碳(CO_(2))的重要温室气体,减少CH_(4)排放是控制全球增温,实现碳中和目标的必要手段。面对碳中和战略需求,快速定位排放源并定量监测CH_(4)排放量,准确估算全球和区域CH_(4)源汇分布,对减排措施的制定、实施和评价均具有重要的现实意义。此外,结合长期CH_(4)观测数据和气候系统模型探索大气CH_(4)浓度变化规律,是预测和积极应对气候变化的前提。IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版正式提出了利用“自上而下”方法计算通量、核验排放清单的方法,表明获取全球范围内的高精度高时空分辨率CH_(4)观测数据势在必行。为了实现碳中和目标,本文首先从大气CH_(4)研究需解决的几个关键科学问题入手,分析了CH_(4)的星载探测需求,总结了CH_(4)星载探测的现状和发展趋势,并简要介绍了中国第二代碳卫星的设计思路。同时,星载CH_(4)探测还依赖于高精度的反演算法提供可靠的数据产品,以实现监测和实际应用的目的。因此,本文进一步阐述了卫星遥感CH_(4)反演算法及相应数据产品在排放量监测和通量反演中的应用,论述了提升反演算法计算效率和精度,开发甲烷烟羽快速识别算法和建立通量反演算法的必要性。最后,本文从探测、数据获取和应用的角度进行总结,表明了CH_(4)卫星观测在碳中和目标实践中的科学应用潜能。