点源星载甲烷卫星发展现状

甲烷排放清单通常采用自下而上的方法将排放与相关生产活动联系起来，从而为制定排放控制策略提供依据。自上而下的大气甲烷观测，通过使用逆向方法来改进甲烷排放浓度的估算。由于高观测频率及全球性覆盖特点，基于卫星的甲烷观测备受关注。其中，利用短波红外光谱的大气甲烷柱浓度检测方式可达到接近单位级的检测灵敏度。

△短波红外 (SWIR)甲烷卫星仪器

根据观测目的不同，短波红外甲烷卫星载荷又可分为区域型和点源型两大类。区域型探测旨在以0.1-10公里的空间分辨率维度下观察全球或区域尺度的总排放量。点源探测的空间分辨率高（< 60 m），主要绘制羽流以识别及量化单点源排放。与区域型成像仪相比，点源型成像仪具有更精细的空间分辨率，但其反演精度相对较低。

△全球尺度、区域尺度和点源观测大气甲烷检测分类

星载陆地成像光谱仪探测甲烷点源的潜力在利用Hyperion光谱仪对亚里索峡谷储气设施的天然气泄漏检测过程中被首次证实。如PRISMA等高光谱传感器已被证明能够量化约500 kg h−1 的甲烷点源排放。GHGSat-D卫星作为首颗专门用于甲烷点源量化探测的卫星于2016 年发射，其有效像素分辨率为 50×50 m2，精度为 12%–25%（具体取决于表面类型），在2020年至2022年又陆续发射了5颗精度约为 1%~2% 的GHGSat 系列卫星，构建出一个具有快速重访能力的星座。国产高分五号02星高光谱成像仪针对中美典型甲烷超级排放源、山西省煤矿甲烷点源等检测，能够量化约700.00~16000 kg h−1的甲烷点源排放。此外，Sentinel-2、Landsat 和 WorldView-3 等多光谱仪也具备检测和量化超大型甲烷排放点源的能力。

△2020年7月二叠纪盆地（德克萨斯州和新墨西哥州）

大气甲烷的卫星观测

当前卫星光谱仪的检测阈值在100–10 000kg h−1范围内，能够监测大型甲烷排放点源，发现以前未知的排放源并量化总排放量。随着甲烷点源检测卫星星座的扩展，包括GHGSat和Carbon Mapper星座及中科西光即将发射的甲烷卫星星座等，在未来几年将通过密集观测大大提高点源观测系统的完整性空间覆盖范围和重访周期，有助于更好地了解甲烷排放的间歇性。