4月16日，中國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征四號丙運(yùn)載火箭發(fā)射大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星。隨著這顆衛(wèi)星的入軌，我國在全世界第一次成功把二氧化碳探測的主動激光雷達(dá)“搬上天”，以期實(shí)現(xiàn)對地球大氣二氧化碳的全天時(shí)、高精度探測。

大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星是《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015-2025）年》中的一顆科研衛(wèi)星，衛(wèi)星和運(yùn)載火箭系統(tǒng)均由中國航天科技集團(tuán)有限公司第八研究院抓總研制，中國氣象局作為該星的主用戶之一，重點(diǎn)關(guān)注和推進(jìn)星上二氧化碳探測主動激光雷達(dá)載荷的立項(xiàng)研制。

“大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星最大的特點(diǎn)是搭載主動激光雷達(dá)載荷，不僅可以獲取云和氣溶膠的垂直分布信息，更重要的是可以通過星上的激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)全球大氣二氧化碳高精度探測。”中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心副主任、大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星工程應(yīng)用系統(tǒng)副總師張興贏研究員介紹。

2009年以來，日本、美國、中國先后發(fā)射了多顆溫室氣體觀測衛(wèi)星，中國從2016年開始通過全球二氧化碳科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星D星、高分五號衛(wèi)星，開展了多星溫室氣體遙感探測。不過此前全球范圍所有的衛(wèi)星溫室氣體觀測主要依托高光譜溫室氣體探測儀，即被動光學(xué)遙感，因此只能在白天有太陽的時(shí)候探測，也不能覆蓋高緯度的南北極地區(qū)，同時(shí)觀測數(shù)據(jù)還受限于云、氣溶膠的影響，因此探測的有效數(shù)據(jù)有限。另外被動觀測遙感受地表反射和大氣散射的影響，定量探測精度也受到限制。

張興贏介紹，相比于被動遙感，主動激光雷達(dá)不需要依賴于太陽光，主要是從衛(wèi)星向地面發(fā)射多個波長的脈沖激光，激光穿過大氣層時(shí)碰到氣溶膠顆粒物、云和大氣化學(xué)成分（如空氣中的二氧化碳）等發(fā)生散射或者吸收，利用這些變化特征可以非常敏銳地捕捉大氣中這些成分的變化，因此不受白天黑夜影響，可以全天候觀測；也不受緯度帶的影響，可以全球觀測，因此可以獲取更多有效的二氧化碳高精度觀測數(shù)據(jù)。

“由于星上二氧化碳探測的主動激光雷達(dá)是全球首發(fā)，因此無論是雷達(dá)的高精度制造還是數(shù)據(jù)的高精度處理技術(shù)，都是巨大挑戰(zhàn)。”張興贏透露，該星于2015年1月先期攻關(guān)立項(xiàng)，2017年8月工程研制立項(xiàng)，歷經(jīng)7年時(shí)間，攻克了多項(xiàng)技術(shù)難題。在中國氣象局的支持下，作為該星的工程應(yīng)用系統(tǒng)副總師，張興贏組織協(xié)調(diào)了國內(nèi)不同機(jī)構(gòu)的科研人員瞄準(zhǔn)星載主動激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)持續(xù)開展攻關(guān)，目前團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為衛(wèi)星正式工作做好了數(shù)據(jù)處理技術(shù)儲備。后續(xù)將盡快推動衛(wèi)星產(chǎn)品和數(shù)據(jù)投入應(yīng)用，為雙碳目標(biāo)提供更加精準(zhǔn)的科技支撐。

除了主動激光雷達(dá)載荷，大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星還搭載有高精度偏振掃描儀、多角度偏振成像儀、紫外高光譜大氣成分探測儀及寬幅成像光譜儀等被動探測載荷，可對大氣細(xì)顆粒物、氣態(tài)污染物、云和氣溶膠等大氣環(huán)境要素進(jìn)行綜合監(jiān)測，將與我國的風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星開展協(xié)同觀測，織就一張更加精密的全球大氣環(huán)境天基觀測網(wǎng)。

當(dāng)前，中國天基碳監(jiān)測隊(duì)伍正不斷壯大?！笆奈濉逼陂g，風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星后續(xù)星將搭載被動高光譜探測儀并正式開展全球溫室氣體業(yè)務(wù)探測，國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃中還將發(fā)射一顆高精度溫室氣體綜合探測衛(wèi)星。屆時(shí)，我國將建成多星組網(wǎng)、主被動聯(lián)合的全球碳監(jiān)測星座?！跋Ｍ袊奶急O(jiān)測星座可以為碳達(dá)峰和碳中和的國家戰(zhàn)略方針實(shí)施起到更有力的科技支撐，同時(shí)不僅造福中國，也惠及全球，為應(yīng)對全球氣候變化提供更多更高精度的碳監(jiān)測數(shù)據(jù)。”張興贏說。（作者：盧健 閆小娟）