Вугляродныя спадарожнікі: «вынюхваюць» вуглярод здалёк, дакладна кантралююць глабальныя выкіды вугляроду.

З хуткім развіццём тэхналогій атмасфернага зандзіравання і мадэлявання адсочванне выкідаў вугляроду шляхам назірання за канцэнтрацыяй вуглякіслага газу ў атмасферы лічыцца эфектыўным метадам ацэнкі дасягненняў у скарачэнні выкідаў парніковых газаў. 22 снежня 2016 года мая краіна запусціла свой першы навукова-эксперыментальны спадарожнік TanSat для назірання за вуглякіслым газам, стаўшы трэцяй краінай у свеце, якая прадаставіла дадзеныя са спадарожнікаў, якія даследуюць вуглярод.

Маніторынг глабальнай канцэнтрацыі CO2 з адначасовым правядзеннем назіранняў і мадэлявання.

Вугляродны спадарожнік, афіцыйна названы «Глабальны навукова-эксперыментальны спадарожнік па маніторынгу вуглякіслага газу», кантралюе глабальную канцэнтрацыю CO2 з дапамогай метадаў вымярэння канцэнтрацыі вуглякіслага газу ў атмасферы. Ён абапіраецца на адначасовае назіранне і мадэляванне, накіраванае на вырашэнне праблемы глабальнага змянення клімату і маніторынг глабальнага размеркавання канцэнтрацыі вуглякіслага газу.

Што тычыцца назіранняў, дыстанцыйнае зандзіраванне са спадарожнікаў можа адыграць значную ролю ў глабальным назіранні за вуглякіслым газам дзякуючы сваім унікальным месцам і метадам назірання, асабліва пры назіраннях з высокім разрозненнем па ўсім свеце, дзе яно дазваляе выразна бачыць шырокі дыяпазон. Мадэляванне ж у асноўным выкарыстоўвае мадэлі атмасфернага пераносу і высокапрадукцыйныя кампутары для мадэлявання працэсу пераносу вуглякіслага газу ў атмасферы і ўтрымання вуглякіслага газу ў атмасферы ў кожны момант часу і ў кожным месцы, а таксама каардынуе вынікі са спадарожнікавымі назіраннямі для атрымання значэння патоку вугляроду, найбольш блізкага да рэальнага.

Абсталяваны спецыяльна распрацаванай сістэмай "далёкага зроку", ён забяспечвае важную падтрымку дадзеных.

У цяперашні час у свеце існуе толькі некалькі сотняў наземных станцый назірання за вуглякіслым газам, чаго недастаткова для задавальнення патрэб маніторынгу. Вугляродныя спадарожнікі ў пэўнай ступені прапануюць рашэнне гэтай праблемы, бо яны могуць атрымліваць глабальныя дадзеныя маніторынгу вуглякіслага газу.

Кітайскі вугляродны спадарожнік абсталяваны спецыяльна распрацаваным «дальнабойным зрокам», які дазваляе вызначыць, якія газы з'яўляюцца вуглякіслым газам з тоўстай атмасферы, што акружае Зямлю, і нават стварыць «дынамічныя карты».

Вугляродны спадарожнік TanSat абсталяваны гіперспектральным дэтэктарам вуглякіслага газу з высокім прасторавым разрозненнем. Гэты дэтэктар працуе, выкарыстоўваючы малекулярныя лініі паглынання ў бачным і блізкім інфрачырвоным спектральных дыяпазонах для выяўлення канцэнтрацыі вуглякіслага газу, дакладна і ў рэжыме рэальнага часу кантралюючы змены глабальнай канцэнтрацыі вуглякіслага газу ў атмасферы. Вугляродны спадарожнік абарачаецца вакол Зямлі прыблізна 14 разоў на дзень, з шырынёй выяўлення 20 кіламетраў. Падчас абарачэння вакол полюсаў Зямлі ён атрымлівае інфармацыю аб глабальнай канцэнтрацыі вуглякіслага газу, каб дакладна прадэманстраваць, як дзейнасць чалавека і прыродныя сістэмы выкідваюць і паглынаюць гэты парніковы газ.

Аналізуючы глабальную паслядоўнасць канцэнтрацый у слупку і выкарыстоўваючы шэраг мадэляў з сістэмы асіміляцыі дадзеных, можна вывесці глабальную змену патоку CO2 (агульную колькасць CO2, якая праходзіць праз адзінку плошчы за адзінку часу), што з'яўляецца асноўнай асновай дадзеных для даследаванняў вугляроднага цыклу.

△ Параўнайце дадзеныя, атрыманыя вугляродным спадарожнікам,

Ён можа разлічыць узровень вуглякіслага газу ў розных рэгіёнах свету.

Акрамя асноўных магчымасцей, вугляродны спадарожнік мае яшчэ адзін магутны інструмент — мультыспектральны прыбор палярызацыі аблокаў і аэразоляў. Гэты прыбор вымярае дапаможную інфармацыю, такую ​​як аблокі і атмасферныя часціцы, дапамагаючы навукоўцам дакладна аналізаваць канцэнтрацыі вуглякіслага газу, ліквідуючы перашкоды. Ён таксама дапамагае метэаролагам павышаць дакладнасць прагнозаў надвор'я і забяспечвае важную падтрымку дадзеных для даследаванняў прычын забруджвання паветра, такіх як PM2.5. Дадзеныя вугляроднага спадарожніка абнаўляюцца штодня. Карыстальнікі могуць наладжваць і загружаць глабальныя дадзеныя з вугляроднага спадарожніка па даце і рэгіёне.

Першая глабальная карта размеркавання вуглякіслага газу ў атмасферы, атрыманая з кітайскага вугляроднага спадарожніка

△Дзякуючы паўторным назіранням,

Вугляродныя спадарожнікі могуць даць поўную карту глабальнага размеркавання вуглякіслага газу.

Як стандартны каляпалярны сонечна-сінхронны спадарожнік, вугляродны спадарожнік абарачаецца вакол Паўночнага і Паўднёвага полюсаў Зямлі на вышыні 700 кіламетраў, здзяйсняючы ад 14 да 15 віткоў у дзень. Яго глабальны прыбор для маніторынгу вуглякіслага газу збірае інфармацыю аб гіперспектральным разрозненні атмасферы Зямлі ў радыусе 20 кіламетраў з усходу на захад за арбіту. Такім чынам, вугляродны спадарожнік можа атрымліваць дадзеныя, якія ахопліваюць плошчу прыблізна 300 кіламетраў у дзень, ахопліваючы (14-15) × 20 кіламетраў. Улічваючы, што экватар Зямлі мае акружнасць каля 40 000 кіламетраў, тэарэтычна атрыманне дадзеных назіранняў прыблізна за 140 дзён і 2000 віткоў дазволіць стварыць бясшвоўную карту маніторынгу вуглякіслага газу з глабальным пакрыццём.

Першая ў Кітаі карта глабальнага размеркавання вуглякіслага газу, атрыманая з дапамогай вугляроднага спадарожніка

У верасні 2017 года была апублікавана першая глабальная карта размеркавання вуглякіслага газу з сярэдняй дакладнасцю 2,11 праміле. На карце паказаны заканамернасці высокіх канцэнтрацый вуглякіслага газу ў Паўночным паўшар'і і нізкіх канцэнтрацый у Паўднёвым паўшар'і вясной з-за антрапагенных выкідаў. Параўноўваючы карты размеркавання за красавік і ліпень 2017 года, можна ўбачыць выразную тэндэнцыю да зніжэння канцэнтрацыі вуглякіслага газу ў Паўночным паўшар'і з вясны да лета, што сведчыць аб сезоннай функцыі паглынання вугляроду экасістэмамі. На карце таксама адлюстроўваюцца высокія канцэнтрацыі вуглякіслага газу ў раёнах з частай дзейнасцю чалавека.

Глабальны набор дадзеных аб патоку вугляроду

△Схематычная дыяграма глабальных крыніц і паглынальнікаў вугляроду, якія кантралююцца кітайскім вугляродным спадарожнікам TanSat

15 жніўня 2021 года даследчыкі з Інстытута фізікі атмасферы Кітайскай акадэміі навук і іншых устаноў выкарысталі перадавую сістэму разліку патоку вугляроду, каб атрымаць першы глабальны набор дадзеных аб патоку вугляроду з дапамогай спадарожніка China Carbon Satellite, першага ў маёй краіне глабальнага навукова-эксперыментальнага спадарожніка для маніторынгу вуглякіслага газу. Гэта значны вынік, які сведчыць аб тым, што мая краіна мае магчымасці прасторавага колькаснага маніторынгу глабальнага вугляроднага балансу, што робіць яе трэцяй краінай у свеце пасля Японіі і ЗША, якая валодае гэтай тэхналогіяй.

Глабальная інвентарызацыя дапамагае зразумець уплыў такіх дзеянняў, як скарачэнне выкідаў вуглякіслага газу і секвестрацыя вугляроду, на тэндэнцыі змены клімату, а спадарожнікавае дыстанцыйнае зандзіраванне будзе адыгрываць значную ролю ў глабальным, адзіным і непрадузятым уліку вугляроду.

Кітайскі вугляродны спадарожнік — гэта спадарожнік першага пакалення, прызначаны для маніторынгу парніковых газаў, і трэці глабальны спадарожнік, які выяўляе вуглярод, пасля Японіі і ЗША. Яго паспяховае развіццё дазволіла з нуля весці высокадакладны касмічны маніторынг парніковых газаў. Яго наступная стабільная праца на арбіце дазволіць запоўніць тэхналагічны прабел у магчымасцях маёй краіны па выяўленні парніковых газаў. Яго дасягненні маюць вялікае значэнне для маёй краіны ў разуменні зменлівых заканамернасцей глабальнага пацяплення і размеркавання глабальных выкідаў вугляроду, а таксама для ўзмацнення міжнароднага голасу маёй краіны ў вырашэнні праблемы глабальнага змянення клімату.
У будучыні, грунтуючыся на выніках даследаванняў вугляродных спадарожнікаў, мая краіна распрацуе новае пакаленне спадарожнікаў маніторынгу парніковых газаў, каб паслужыць рэалізацыі глабальных і нацыянальных мэтаў двайнога вугляроду.

(Некаторы кантэнт у гэтым артыкуле ўзяты з Інтэрнэту. Калі ёсць якія-небудзь парушэнні, звяжыцеся з намі, каб выдаліць іх.)