我國首顆碳衛星即將發射，到太空監測「碳」排放！

　　全球變暖、溫室效應、極端天氣、霧霾……每一個詞都如一把重鎚，不時地敲打人類脆弱的文明。從未有任何一個問題，如「氣候變化」一樣，牽動到世界上每一個人、甚至每一種生命。

　　面對嚴峻的「氣候變化」形勢，減少二氧化碳等溫室氣體的排放已成為應對「困局」的必然選擇，而提到溫室氣體的減排，碳排放的量化監測是各國重要的技術基礎和保障。

　　目前的所有碳排放量監測手段中，只有星載高光譜溫室氣體探測技術既能夠實現對大氣中CO2等溫室氣體濃度的高精度探測，又能夠獲取全球各區域氣體濃度分布數據。

　　正因如此，各發達國家紛紛積極研發專用的、高精度溫室氣體觀測衛星。但由於極高的技術難度，目前僅有兩顆衛星從太空監視地球溫室氣體排放：一顆是日本於2009年發射的包括CO2、CH4濃度觀測的衛星GOSAT，一顆是美國於2014年發射的、專門用於大氣CO2濃度測量衛星OCO-2衛星。

美國OCO-2衛星

　　現在，經過近6年的攻關研製，我國首顆CO2觀測科學實驗衛星TANSAT也即將於2016年末發射，對人類碳排放一探究竟！

阿拉斯加冰川過去30年消融的景象

　　氣候變化——「更熱、更旱、更澇的未來」？

　　談到氣候變化，人們不難聯想到一個詞語——「極端天氣」。

　　2015年是極端天氣多發的一年：五月份，西班牙的巴倫西亞和蘭薩羅特溫度達到了46.2攝氏度，高出歷史紀錄6攝氏度；七月份，埃及盧克索的溫度高達47.6攝氏度；十月份，南非的弗雷登達爾則達到48.4攝氏度！高溫導致的乾旱愈演愈烈，阿拉斯加、印度尼西亞出現破紀錄的持續野火，印度西南季風的降雨量也低於常值。

　　高溫不僅帶來乾旱，增溫的大氣同時也獲得了更多的含水量，一月份，馬拉維爆發了有史以來的最大洪水，印度金奈、北愛爾蘭、巴基斯坦也均打破了24小時降雨量的記錄……

　　面對這一系列極端天氣現象，甚至於2016年世界氣象日的主題也被定為「直面更熱、更旱、更澇的未來」！

　　氣候變化的主要因素是全球變暖，其正在破壞季節的自然格局，過去十年中，極端天氣的頻率和強度均顯著增加。

　　現在我們把視角從全球轉到中國，從14年到16年，中國南方的頻繁暴雨讓「看海」的樂觀主義迅速被嚴肅的救災報道沖淡，觸目驚心的城市內澇畫面引發了廣泛的重視與擔憂，以往難以感知的氣候變化（全球變暖、冰川融化）以暴雨的形式與霧霾一同站在前台。

　　中國氣象局前局長鄭國光指出：「近60年來，全國地表平均溫度升高1.38攝氏度，平均每10年升高0.23攝氏度，幾乎是全球平均升幅的兩倍」，換言之，全球變暖，中國尤甚。

　　在巴黎協定關於將全球平均氣溫的升溫保持在遠低於2攝氏度的目標道路上，世界各國正在快馬加鞭為這一目標努力。大量的科學論證表明，若超過2攝氏度，地球上的生命將岌岌可危，然而，關於地球升溫的科學數據預測則顯得觸目驚心。

全球平均地表溫度的模型預測

　　誰是「罪魁禍首」

　　大氣中溫室氣體被認為是全球變暖的罪魁禍首。

　　事實上，地球大氣猶如把熱騰騰的飯盒用塑料袋紮緊，將太陽送到地球的熱量吸收並緩慢釋放，即「溫室效應」。在過去的幾百億年中，「溫室效應」使地球溫度適宜升高以孕育生命。

溫室氣體的影響

　　然而自工業革命以來，人類向大氣中排入的溫室氣體逐年顯著增加，大氣的溫室效應也隨之增強，諸如森林砍伐、礦物燃燒等人類活動正迅速打破原有的溫度平衡，放大了大氣的保溫效應。這正是造成全球氣溫升高、極端天氣頻現的關鍵。

　　溫室氣體中CO2的體量相對較大，是最為重要的一種溫室氣體。科學家們採集了南極Dome C區域的冰芯，通過測量冰芯中水同位素含量和氣泡內封存氣體的濃度，得出了在過去的80萬年間，南極溫度與大氣中CO2濃度正相關的結論。

　　在過去的80萬年，CO2的大氣含量與南極溫度正相關（摘自Climate Change Evidence & Causes）

　　最新的國際政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第四次評估報告明確指出，由於人類活動影響，大氣CO2的濃度已經由工業革命前的280ppm（ppm是英文parts permillion的縮寫，常用來表示氣體濃度或者溶液濃度）上升到今天的380ppm，CO2濃度的顯著增加急劇加快了全球變暖的進程。

　　在過去的1千年，CO2的大氣含量自18世紀工業革命開始顯著上升（摘自Climate Change Evidence &； Causes）

　　正是在這樣的全球背景下，國家科技部-863計劃在十二五期間專門設置了「全球二氧化碳監測科學實驗衛星與應用示範」重大項目（簡稱全球碳監測衛星項目），目標是研製並發射一顆「以高光譜CO2探測儀、多譜段雲與氣溶膠探測儀為主要載荷的高空間解析度和高光譜解析度全球二氧化碳監測科學試驗衛星」，建立高光譜衛星地面數據處理與驗證系統，形成對全球、中國及其它重點地區大氣CO2濃度監測能力，監測精度達到1-4ppm，使我國在高光譜大氣CO2濃度觀測方面達到國際先進水平。

　　項目中提到的這顆高空間解析度和高光譜解析度全球二氧化碳監測科學試驗衛星，正是我們今天文章開頭介紹的即將發射的TANSAT衛星，這顆碳衛星的發射，體現了中國在氣候變化問題上的積極擔當。

　　關於這顆碳衛星及載荷，科學大院稍後進行深入解讀。