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美发射碳监测卫星,美将发射碳观测卫星

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美发射碳监测卫星,美将发射碳观测卫星

作者:赵熙熙 来源: 中国科学报 发布时间:2019/4/29 9:46:46 选择字号:小 中 大 旨在增进对地球碳循环了解,完善气候变化预测

美发射碳监测卫星 将显著提升人类对二氧化碳观测水平

美国宇航局最新的碳观测仪器将在国际空间站展开测量。图片来源:NASA/ISS

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本报讯 大气科学家即将对地球上排放或储存碳的地方进行迄今为止最详细的观测。如果一切顺利,美国宇航局将于4月30日向国际空间站发射最新的碳监测仪器。

图片来源:NASA/JPL-Caltech

斥资1.1亿美元的轨道碳天文台3号将被安装在空间站外部。该探测器将用来监测地球上不容易被碳测量卫星探测到的区域,从而比它的前任在更大的区域以更高的高分辨率收集数据。研究人员希望,为期3年的OCO-3任务所获得的数据将能够增进他们对地球碳循环的了解,同时完善对气候变化的预测及改善二氧化碳测量。

本报讯 美国宇航局于7月2日宣布,该局当天成功发射了第一枚旨在绘制地球大气中二氧化碳分布图的探测器。在由于发射技术问题被拖延了1天后,斥资4.65亿美元的“轨道碳观测者2号”,于当地时间凌晨3点从加利福尼亚州范登堡空军基地顺利升空。

加利福尼亚州帕萨迪纳市NASA下属喷气推进实验室环境工程师、OCO-3项目科学家Annmarie Eldering表示,即将到来的发射多少让研究人员感到一丝紧张和兴奋。NASA于2009年发射的一颗碳监测卫星在进入预定轨道前坠入南极洲附近的海洋。该机构后于2014年发射了一颗替代前者的极地轨道OCO-2卫星。

NASA在电视直播中称,火箭发射升空后,到目前为止一切正常。OCO-2项目组则在官方推特“激动地”发帖说:“我上路啦!太空,我来啦!”

为气候变化研究项目提供资金的华盛顿哥伦比亚特区地球研究联盟太空政策分析师Lori Garver表示,从那以后,OCO-2卫星与日本和中国的碳探测卫星一起,提供了有关地球碳源和碳汇的空前数量的数据。

NASA称,OCO-2将成为美国第一个用于监测地球大气二氧化碳水平的航天器,该项目将为人类提供一个新的全球观测工具,这一工具将显著提升人类对二氧化碳的观测水平。该任务将提供迄今最详细的关于二氧化碳自然来源和地球表面从大气中吸收二氧化碳的信息,并研究这些“源”和“汇”在全球的分布情况以及未来变化趋势。

Eldering表示,目前来自碳观测任务的数据是有价值的,但尚不足以精确重建这种物质在地球上的所有循环方式。此前的研究表明,人类排放的碳平均有50%停留在大气中。而地球上的海洋和植物储存了其余的碳,但科学家对这些碳汇的确切位置以及气候变化如何影响其储存碳的能力却知之甚少。

OCO-2的“秘密武器”是3台高分辨率光谱仪,科学家可以通过这些仪器估算大气中二氧化碳等物质的相对浓度,以实现对地球大气二氧化碳水平更精确、全面的测算,并对气候变化进行更准确的预测。

密歇根大学安娜堡分校气候科学家Gretchen Keppel-Aleks指出,来自OCO-2和OCO-3的观测结果将有助于研究人员追踪二氧化碳。她说:这将使我们能够改进气候模型,以便更好地预测今后50年中生态系统和海洋是否会继续为我们解决一半的二氧化碳问题。

研究人员将把OCO-2所获数据与通过地面观察站、飞机以及其他卫星所获数据结合分析,并把新数据引入计算机模型,以了解人类活动和自然界排放二氧化碳以及自然界吸收二氧化碳等方面情况的更完整信息。

OCO-3之所以能够开展细致观测主要在于仪器的灵活性。新的探测器将测量地球反射的太阳光强度,进而估算出位于地表附近大气中的二氧化碳含量。特别需要指出的是,通过使用一组镜子,科学家能够快速将OCO-3的传感器定位到其视野中的任何位置。与此相比,将OCO-2对准地球上的一个特定地点则需要旋转整个航天器。

此次发射成功对NASA而言意味着一次救赎——早在2009年,该局就曾发射过一枚近乎完全相同的二氧化碳监测探测器,即最初的“轨道碳观测者”,但不幸以坠毁告终。那一次失败缘于运载火箭的技术故障,这几乎让为此准备了数载的大气二氧化碳研究人员悲痛欲绝。NASA的OCO-2项目主管Ralph Basilio之前曾在6月12日举行的一次吹风会上表示:“原始的OCO计划的完全损失让人心碎。”

OCO-3的观测区域覆盖了大约6400平方公里,其面积是OCO-2视野的16倍。这非常令人兴奋。JPL生态学家Nicholas Parazoo说,因为研究人员之前还不能同时在高分辨率下观察这么大的区域。

然而希望并未就此终结:在OCO失事之后,日本宇宙航空研究开发机构同意与OCO科学团队分享来自其二氧化碳追踪卫星——于2009年1月发射升空的GOSAT——的数据。此举帮助NASA测试了将用来处理以及解释来自OCO-2的数据的算法。帕萨迪纳市加州理工学院大气科学家Paul Wennberg表示:“我们与日本的合作关系是非同一般的。”Wennberg曾帮助开发了一个使用GOSAT数据的地面监测站网络系统,并还将针对OCO-2进行类似的开发。

与其他碳观测卫星相比,NASA最新的这架碳探测器将在一天中的不同时间监测地球上的不同区域。Keppel-Aleks表示,这将为研究人员提供重要的碳储存区域的数据当包括OCO-2在内的其他卫星飞越这些区域时,其上空通常会被云层遮蔽。

如果一切按计划进行,来自NASA探测器的数据将帮助研究人员追踪大气中二氧化碳的大的源头和沉积情况,以及一些人造来源,例如庞大的城市地区,甚至大型发电厂。

Parazoo表示,结合其温室气体数据,OCO-3还将测量植物吸收了多少碳,这将帮助科学家比之前更近距离地监测储存了大量碳的区域。

在距离地球表面705公里的近极地轨道上,OCO-2将利用一部光谱仪监测大气,即通过探测被温室气体分子反射的阳光确定大气中的二氧化碳水平。每一次测量的范围覆盖了从卫星到地球表面的一个空气柱,其足迹大约有3平方公里——这比GOSAT 85平方公里的足迹要小得多。并且OCO-2还将通过测量叶绿素在光合作用过程中产生的微弱荧光从而监控植物的碳吸收水平。

这些数据可以让人们真正理解即将发生的事情,Garver说,并及时做出反应。

NASA计划共发射6颗类似的地球监测卫星,这种卫星每99分钟绕地球运行一周,6颗卫星可实现对地球的全面同步观测。OCO-2的设计工作年限为至少2年,是这一系列卫星的第一颗。

据悉,NASA计划共发射6颗类似的地球监测卫星,这种卫星每99分钟绕地球运行一周,6颗卫星可实现对地球的全面同步观测。OCO-3是这一系列卫星的第二颗

《中国科学报》 (2014-07-07 第2版 国际)

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