Metan monitoringi sun'iy yo'ldoshlari – issiqxona gazlarini monitoring qilishda yangi nuqta

Metan monitoringi sun'iy yo'ldoshlarining ish printsipi metanning turli to'lqin uzunliklarida spektral yutilishini tahlil qilish orqali metanning umumiy miqdorini baholashdan iborat. Masofaviy zondlash monitoringi diapazoni sun'iy yo'ldoshdan yergacha bo'lgan ustunsimon fazoda metan miqdorini qamrab oladi va uning asosiy maqsadi aniq, fazoviy-vaqtinchalik uzluksiz atmosfera CH4 konsentratsiyasi ma'lumotlarini olishdir.

Kosmik CH4 ni dastlabki aniqlashda asosan termal infraqizil diapazon ishlatilgan. Biroq, termal infraqizil diapazondagi sirt va sirtga yaqin atmosferaning emissiya nurlanishi o'xshash bo'lgani uchun, ularni spektrdan ajratish qiyin. Natijada, termal infraqizil diapazon sirtga yaqin atmosferada CH4 konsentratsiyasining o'zgarishiga sezgir emas va CH4 emissiyasini kamaytirish maqsadi bo'yicha sirtga yaqin emissiya jarayonlarining aniqlash talablariga javob bera olmaydi.

Taqqoslash uchun, qisqa to'lqinli infraqizil spektrda CH4 yutilish signallari va sirt aks ettirish signallari mavjud bo'lib, ular xarakteristikalarda sezilarli farqlarga ega. CH4 ustuni konsentratsiyasining CH4 profiliga nisbatan sezgirlikni taqqoslash tahliliga ko'ra, qisqa to'lqinli infraqizil diapazoni atmosferaning CH4 yuzasiga yaqin o'zgarishlariga juda sezgir va CH4 emissiya jarayonlarini kuzatish uchun ko'proq mos keladi.

Metan monitoringi sun'iy yo'ldoshining uchirishning hozirgi holati

△Orbitada yakunlangan yoki hali ham bo'lgan CH4 sun'iy yo'ldoshlarining ishlashi haqida qisqacha ma'lumot

So'nggi yillarda qisqa to'lqinli infraqizil CH4 kosmik aniqlash texnologiyasining jadal rivojlanishi bilan bir qatorda mahalliy va xalqaro miqyosda bir nechta qisqa to'lqinli infraqizil aniqlash sun'iy yo'ldoshlari uchirildi, ular CH4 aniqlash va unga tegishli amaliy tadqiqotlarni amalga oshirdilar. Bu CH4 sun'iy yo'ldosh masofadan zondlash inversiyasi algoritmlari va oqim inversiyasi algoritmlarini ishlab chiqishni samarali ravishda rag'batlantirdi, kosmik tadqiqotlar imkoniyatlarini yaxshilash, ma'lumotlar mahsulotlarini ishlab chiqarish va ularni bevosita qo'llash uchun texnik asos yaratdi. Bundan tashqari, u global CH4 manba-cho'kish balansini baholashda aniqlash ma'lumotlarining aniqligi va oqimni baholash nuqtai nazaridan qisqa to'lqinli infraqizil aniqlashning qo'llanilish salohiyatini namoyish etdi.

metan monitoringi sun'iy yo'ldosh ma'lumotlarini olish

△Ichki va xorijdagi issiqxona gazlarini monitoring qilish sun'iy yo'ldoshlarining hozirgi holati va rejalashtirilishi: Yashil rang metan monitoringini bildiradi

Sun'iy yo'ldosh orqali aniqlangan CH4 aniqlash ma'lumotlarini olish yuqori aniqlikdagi CH4 sun'iy yo'ldosh masofadan zondlash inversiya algoritmlarini qo'llab-quvvatlashni talab qiladi. Sun'iy yo'ldosh orqali aniqlangan CH4 ma'lumotlar mahsulotlarining sifati odatda aniqlash asboblari va inversiya parametrlarini tanlashga bog'liq.

Qisqa to'lqinli infraqizil (SIR) aniqlashning afzalligi shundaki, u yerga yaqin CH4 konsentratsiyasining o'zgarishiga sezgir, ammo uning yutilish spektri atmosfera va sirt parametrlari, masalan, aralashuvchi gazlar, harorat, bulutlar va aerozollar ta'sirida osongina ta'sirlanadi va bu sezilarli xatolarga olib keladi. Yuqori aniqlikdagi inversiya algoritmlarining maqsadi bu aralashuvchi omillarning ta'sirini kamaytirish va samarali spektral ma'lumotlardan maqsadli gazning konsentratsiya ma'lumotlarini ajratib olishdir. Xalqaro miqyosda SCIAMACHY va GOSAT sun'iy yo'ldoshlari yordamida issiqxona gazlari uchun turli xil sun'iy yo'ldosh masofadan zondlash inversiya usullari yaratilgan. Ular orasida eng keng qo'llaniladiganlari to'liq fizik model inversiya algoritmi, proksi inversiya usuli va WFM-DOAS inversiya usuli hisoblanadi.

Barcha fizik inversiya algoritmlari signallarning atmosfera nurlanish uzatish jarayonini simulyatsiya qilish uchun oldinga siljish modellaridan foydalanadi, bu nurlanish uzatish paytida sochilish tufayli optik yo'l noaniqliklari tufayli yuzaga keladigan xatolarni sezilarli darajada kamaytiradi va odatda yuqori inversiya aniqligini namoyish etadi. Proksi algoritmlari odatda CH4 aniqlash diapazonidagi optik yo'lga bulutlar va aerozollarning ta'sirini tuzatish uchun CO2 kabi barqaror atmosfera komponentlaridan foydalanadi va shu bilan samarali CH4 konsentratsiyasi ma'lumotlarini oladi. Klassik differentsial yutilish spektroskopiyasiga asoslangan WFM-DOAS algoritmi differentsial yutilish spektrini moslashtirishda yutilish kesimini almashtirish uchun maqsadli gaz ustunining umumiy miqdorining og'irlik funksiyasidan foydalanadi.

Metan monitoringi kelajakdagi rivojlanish tendentsiyalari

△Xitoyda turli oylarda turli manbalardan metan chiqindilari

CH4 aniqlash sun'iy yo'ldosh missiyalarining mavjud texnik vositalariga asoslanib, turli miqyosdagi aniqlash va tadqiqot ehtiyojlarini qondirish uchun faol va passiv usullar hamda yuqori va past orbitali yondashuvlar kombinatsiyasidan foydalangan holda hamkorlikda aniqlashni amalga oshirish uchun yulduz turkumi tizimini yaratish zarur. Kelajakda yuqori fazoviy-vaqtinchalik aniqlikdagi global CH4 aniqlash asosan sun'iy yo'ldosh tarmog'i orqali amalga oshiriladi. Bir nechta sun'iy yo'ldoshlardan olingan aniqlash natijalarini har tomonlama qo'llash orqali uglerod neytralligi bilan bog'liq emissiyalarni kamaytirish choralarining samaradorligini baholash va global uglerod inventarizatsiyasi rejalari uchun ilmiy yordam ko'rsatiladi.

Zhongke Xiguang Aerokosmik：Ikki uglerodli tijoriy masofaviy zondlash sun'iy yo'ldoshlar turkumini birinchi bo'lib joylashtirgan

Mavjud ma'lumotlarga asoslanib, keng qamrovli bozor tadqiqotlari va foydalanuvchilarni kuzatishdan so'ng, CAS Xiguang Aerospace Xitoyda ultra nozik spektral aniqlash texnologiyasiga asoslangan tijorat ikki uglerodli monitoring masofaviy zondlash sun'iy yo'ldosh turkum rejasini ishga tushirish orqali yetakchilikni qo'lga kiritdi. Ular Xitoyning birinchi tijorat metan monitoring sun'iy yo'ldoshi - XIGUANG-004 ni loyihalashtirdilar, bu asosiy issiqxona gazlari konsentratsiyasini kuzatishga qodir. Ushbu sun'iy yo'ldosh uglerod manbalari va cho'kmalarini kuzatish uchun masofaviy zondlash sun'iy yo'ldoshi bo'lib, metan konsentratsiyasi detektori, xlorofil lyuminestsent detektori va ko'p spektrli tasvirlash kamerasi bilan jihozlangan. U sun'iy yo'ldosh masofaviy zondlash orqali ikki uglerodli monitoringni maqsad qilgan foydalanuvchilarning turli ehtiyojlarini qondirish uchun bir nechta ish rejimlariga ega.

Metan konsentratsiyasi detektori 0,1 nm spektral aniqlikka erishadi va metan ustuni konsentratsiyasini miqdoriy aniqlash va maqsadli joy ustidagi metan ustuni konsentratsiyasini aniqlash xususiyatlariga ega. Xlorofil lyuminestsent detektori 0,5 nm gacha spektral aniqlikka ega bo'lib, o'simlik xlorofil fotosintezi paytida hosil bo'lgan lyuminestsent spektridagi nozik o'zgarishlarni samarali aniqlaydi. Bu o'simlikning umumiy unumdorligini baholash imkonini beradi va uglerod savdosi uchun ko'rsatmalar beradi. Ko'p spektrli tasvirlash kamerasi sakkizta ko'rinadigan yorug'lik diapazonida ishlaydi, yer aniqligi 10 m. U katta diafragma va past og'irlikka ega bo'lib, asosan yer xususiyatlarining spektral va fazoviy tasvirlarini olish uchun ishlatiladi.

Sun'iy yo'ldoshning og'irligi 60 kg ni tashkil etadi va ikki uglerodli masofaviy zondlash monitoringi va tabiiy o'simliklar va sun'iy xususiyatlarning uglerod neytrallik salohiyatini baholashda ijobiy rol o'ynashi mumkin. Bu global uglerod chiqindilari va uglerod yutilishlarini yuqori chastotali, yuqori miqdorda va keng qamrovli kuzatish imkonini beradi hamda Xitoyda tijorat uglerod sun'iy yo'ldoshlarini ishlab chiqishda yetakchilik qiladi.

△Sektorlar bo'yicha global metan chiqindilari, 1970-2018 yillar

Global iqlim o'zgarishi kabi favqulodda vaziyatga duch kelgan holda, CH4 chiqindilarini kamaytirish global isishni nazorat qilish va uglerod neytralligiga erishish uchun zarur vositadir. Sun'iy yo'ldosh masofaviy zondlash yuqori fazoviy-vaqtinchalik aniqlikdagi global CH4 konsentratsiyasi ma'lumotlarini taqdim etishi, CH4 fazoviy-vaqtinchalik dinamik monitoringi, CH4 byudjetini hisobga olish va chiqindilarni kamaytirish choralarini baholash uchun ma'lumotlarni qo'llab-quvvatlash imkoniyatlarini sezilarli darajada oshirishi va kelajakdagi iqlim o'zgarishini hal qilish uchun ma'lumotnoma berishi mumkin.

Ushbu maqoladagi ba'zi materiallar quyidagilardan olingan:

Atmosfera fanlari IAP

Mamlakatimdagi uglerod neytralligi va uglerod cho'qqisiga qaratilgan atmosfera metanini kuzatish sun'iy yo'ldoshlarining hozirgi holati va rivojlanish tendentsiyalarini tahlil qilish

Yao Lu, Yang Dongxu, Kay Zhaonan, Chju Sixon, Liu Yi, Deng Jianbo, Tian Longfey, Yin Zengshan, Lu Naimeng

Kosmosga qaytish va masofadan zondlash, Xitoy Fanlar akademiyasining ovozi

Agar biron bir mualliflik huquqining buzilishi bo'lsa, uni o'chirish uchun biz bilan bog'laning.