Углеродные спутники: "обнаруживают" углерод на расстоянии, точно отслеживая глобальные выбросы углерода.

В связи с быстрым развитием технологий атмосферного зондирования и моделирования, отслеживание выбросов углерода посредством наблюдения за концентрацией углекислого газа в атмосфере считается эффективным методом оценки достижений в сокращении выбросов парниковых газов. 22 декабря 2016 года моя страна запустила свой первый научный экспериментальный спутник для наблюдения за углекислым газом, TanSat, став третьей страной в мире, предоставившей спутниковые данные по углероду.

Мониторинг глобальных концентраций CO2 с одновременным проведением наблюдений и моделирования.

Углеродный спутник, официально названный «Глобальный научный экспериментальный спутник для мониторинга углекислого газа», отслеживает глобальные концентрации CO2 с использованием методов измерения концентрации углекислого газа в атмосфере. Он основан на одновременном наблюдении и моделировании и направлен на решение проблемы глобального изменения климата и мониторинг глобального распределения концентраций углекислого газа.

С точки зрения наблюдений, спутниковое дистанционное зондирование может играть значительную роль в глобальном мониторинге углекислого газа благодаря уникальным местам и методам наблюдения, особенно в случае наблюдений с высоким разрешением по всему миру, где можно четко видеть широкий диапазон. Моделирование, с другой стороны, в основном использует модели атмосферного переноса и высокопроизводительные компьютеры для моделирования процесса переноса углекислого газа в атмосфере и его содержания в атмосфере в каждый момент времени и в каждом месте, а также координирует данные со спутниковыми наблюдениями для получения значения потока углерода, наиболее близкого к истине.

Оснащенная специально разработанной системой «дальнего зрения», она обеспечивает важнейшую поддержку в обработке данных.

В настоящее время в мире насчитывается всего несколько сотен наземных станций наблюдения за углекислым газом, чего недостаточно для удовлетворения потребностей в мониторинге. Углеродные спутники в некоторой степени решают эту проблему, поскольку они могут получать глобальные данные мониторинга углекислого газа.

Китайский спутник для мониторинга углерода оснащен специально разработанной системой «дальнего действия», позволяющей определять, какие газы являются углекислым газом из плотной атмосферы Земли, и даже создавать «динамические карты».

Спутник TanSat, предназначенный для измерения концентрации углекислого газа, оснащен гиперспектральным детектором углекислого газа с высоким пространственным разрешением. Этот детектор работает, используя линии молекулярного поглощения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра для точного и оперативного мониторинга изменений глобальной концентрации углекислого газа в атмосфере. Спутник совершает примерно 14 оборотов вокруг Земли в сутки, с шириной зоны обнаружения 20 километров. Во время вращения вокруг полюсов Земли он получает информацию о глобальной концентрации углекислого газа, чтобы точно показать, как деятельность человека и природные системы выделяют и поглощают этот парниковый газ.

Анализируя глобальную последовательность концентраций CO2 в атмосфере и используя ряд моделей из системы ассимиляции данных, можно определить глобальное изменение потока CO2 (общее количество CO2, проходящее через единицу площади за единицу времени), что является основной базой данных для исследований углеродного цикла.

△ Сравните данные, полученные с помощью углеродного спутника,

Она может рассчитывать уровни углекислого газа в различных регионах мира.

В дополнение к своим основным возможностям, спутник Carbon оснащен еще одним мощным инструментом — многоспектральным поляризационным сканером облаков и аэрозолей. Этот сканер измеряет вспомогательную информацию, такую ​​как облака и атмосферные твердые частицы, помогая ученым точно определять концентрацию углекислого газа, исключая мешающие факторы. Он также помогает метеорологам повышать точность прогнозов погоды и предоставляет важные данные для исследований причин загрязнения воздуха, таких как PM2.5. Данные со спутника Carbon обновляются ежедневно. Пользователи могут настраивать и загружать глобальные данные со спутника Carbon по дате и региону.

Первая глобальная карта распределения углекислого газа в атмосфере, полученная с помощью китайского углеродного спутника.

△В результате многократных наблюдений,

Спутники, использующие данные об уровне углерода, могут предоставить полную карту глобального распределения углекислого газа.

Как стандартный солнечно-синхронный спутник, вращающийся вблизи полярных орбит, углеродный спутник совершает обороты вокруг Северного и Южного полюсов Земли на высоте 700 километров, совершая от 14 до 15 витков в сутки. Его глобальный прибор для мониторинга углекислого газа собирает гиперспектральную информацию об атмосфере Земли в радиусе 20 километров с востока на запад за один оборот. Таким образом, углеродный спутник может получать данные, охватывающие область примерно в 300 километров в сутки, что составляет (от 14 до 15) × 20 километров. Учитывая, что окружность экватора Земли составляет около 40 000 километров, теоретически, получение данных наблюдений примерно за 140 дней и 2000 витков позволило бы создать единую, глобально охватываемую карту мониторинга углекислого газа.

△Первая в мире карта распределения углекислого газа, созданная Китаем на основе данных его углеродного спутника.

В сентябре 2017 года была опубликована первая глобальная карта распределения углекислого газа со средней точностью 2,11 ppm. Карта показывает закономерность высоких концентраций углекислого газа в Северном полушарии и низких концентраций в Южном полушарии весной, что обусловлено антропогенными выбросами. Сравнивая карты распределения за апрель и июль 2017 года, можно увидеть четкую тенденцию к снижению концентрации углекислого газа в Северном полушарии с весны до лета, что указывает на сезонную функцию поглощения углерода экосистемами. Карта также отражает высокие концентрации углекислого газа в районах с высокой интенсивностью человеческой деятельности.

Глобальный набор данных о потоке углерода

△Схематическая диаграмма глобальных источников и поглотителей углерода, отслеживаемых китайским углеродным спутником (TanSat)

15 августа 2021 года исследователи из Института физики атмосферы Китайской академии наук и других учреждений, используя передовую систему расчета потоков углерода, получили первый глобальный набор данных о потоках углерода с китайского углеродного спутника — первого в нашей стране научного экспериментального спутника для глобального мониторинга углекислого газа. Это знаменательный результат, свидетельствующий о том, что моя страна обладает возможностью пространственного количественного мониторинга глобального углеродного баланса, став третьей страной в мире после Японии и США, обладающей этой технологией.

Глобальная инвентаризация помогает понять влияние таких мер, как сокращение выбросов углекислого газа и поглощение углерода, на тенденции изменения климата, а спутниковое дистанционное зондирование будет играть значительную роль в глобальном, едином и объективном учете выбросов углерода.

Китайский спутник для мониторинга выбросов углерода — это первый в стране специализированный спутник для мониторинга парниковых газов и третий в мире спутник, способный «обнаруживать углерод», после Японии и США. Его успешная разработка позволила с нуля создать высокоточный космический спутник для мониторинга парниковых газов. Последующая стабильная работа на орбите заполнит технологический пробел в возможностях моей страны по обнаружению парниковых газов. Его достижения имеют огромное значение для понимания моей страной меняющихся закономерностей глобального потепления и распределения глобальных выбросов углерода, а также для усиления международного влияния моей страны в борьбе с глобальным изменением климата.
В будущем, опираясь на результаты исследований углеродных спутников, моя страна разработает новое поколение спутников для мониторинга парниковых газов, которые будут способствовать достижению глобальных и национальных двойных целей в области выбросов углерода.

(Часть контента в этой статье взята из интернета. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления контента.)