碳卫星耀斑观测模式和天底观测模式示意图。(均高海云制图)

　　12月20日，记者从中科院微小卫星创新研究院获悉，我国首颗“全球二氧化碳监测科学实验卫星”(简称“碳卫星”)即将发射升空。目前，它已在甘肃酒泉卫星发射中心，为上天做最后准备。

　　碳卫星的功能是什么？监测全球二氧化碳的变化。这些年，百年不遇的暴雨、千年一遇的洪水、全球海平面持续升高……极端气候事件频发，是否和二氧化碳等温室气体含量的持续上升有关？全球二氧化碳排放量到底增加了多少？这些都需要通过科学监测一探究竟。

　　在工业革命之后，伴随着化石燃料的大量使用，所引起的温室气体排放更呈现出爆发式增长，使得我们赖以生存的地球面临着日益严重的温室效应。人类碳排放的动态监测对于人类社会更好应对和减缓气候变化的影响至关重要。

　　那怎么算对这笔账呢？首先要有“明细”，为了实现可持续发展，保护人类居住环境，各国都纷纷做出二氧化碳减排承诺。那么到底每个国家每年都有多少碳排放呢？通过数量有限的地面监测站难以获得全球的数据，所以需要一种全球范围区域尺度的二氧化碳测量手段。最后还要算“总账”，提高对全球碳循环机制的认识，从而能够改进气候变化预测结果的可信度和稳定性。

　　当今，碳循环科学面临的最大问题就是在洲际、区域和局部尺度上无法观测获取量化的、精度高的碳通量(单位面积上单位时间内碳含量的变化)信息。所以利用卫星进行全球二氧化碳监测已经成为一种重要手段，现在美、日已有的二氧化碳观测卫星也属于实验性质。

　　即将上天的碳卫星将为碳循环科学领域增添中国数据。首先，中国在该领域要发展，需要科学数据的支持；其次，在今后的碳交易中，碳卫星所提供的数据将为中国赢得话语权；第三，碳卫星所获得的精准数据，可分享给全球科学家。

　　碳卫星由模块化卫星平台、高精度二氧化碳探测仪与云和气溶胶探测仪载荷组成。大气在太阳光照射下，二氧化碳分子会呈现光谱吸收特性，碳卫星通过精细测量其光谱吸收线，可以反演出大气二氧化碳浓度。

　　碳卫星可以通过耀斑观测模式，利用太阳在海面的镜面反射提高信噪比，获取海面上空的二氧化碳数据；通过天底观测模式，利用地面的漫反射特性开展地面二氧化碳的观测。由于多种观测模式要交互进行，还要每一圈进行定标，所以卫星要不断地调整姿态，科学家戏称它善于在太空中“跳优美的华尔兹”。

　　碳卫星每16天对地球进行一次全面体检，检测的数据发送给地面，经过解析和处理可以最终形成不同季节、不同地区碳排放情况的“体检报告”。

　　（原载于《文汇报》 2016-12-21 07版）