近年來，極端天氣、冰川融化、海平面上升等氣候變化帶來的問題愈發(fā)嚴(yán)峻，全球變暖對于地球環(huán)境與生態(tài)的影響已經(jīng)越來越明顯，減少溫室氣體排放刻不容緩。二氧化碳作為主要的溫室氣體，是控制氣候變化的關(guān)鍵對象。對于大氣二氧化碳濃度的監(jiān)測也是研究與監(jiān)測氣候變化情況的重點(diǎn)。

氣候變化是全球性的，關(guān)于大氣二氧化碳濃度與全球氣候變化的研究也不能局限于局部環(huán)境。普通的氣象站的監(jiān)測數(shù)據(jù)受到周圍排放源的影響太大，只能代表周圍環(huán)境的二氧化碳濃度，無法用于區(qū)域以及全球的大尺度溫室氣體研究。

全球大氣觀測網(wǎng)使用的檢測全球尺度以及區(qū)域尺度大氣成分變化的大氣本底監(jiān)測站對于站址的地理環(huán)境要求非常嚴(yán)格。以全球大氣本底站為例，不僅要求周圍30~50km范圍內(nèi)地形開闊、氣流通暢、人為活動稀少、沒有對全球尺度大氣本底狀態(tài)有影響的持續(xù)性的固定污染源等，還對下墊面條件有一定要求。目前我國的全球大氣本底站僅有青海瓦里關(guān)全球大氣本底站一個(gè)。

本底大氣的二氧化碳濃度監(jiān)測方法較多，如國家標(biāo)準(zhǔn)《氣相色譜法本底大氣二氧化碳和甲烷濃度在線觀測方法》(GB/T 31705-2015)規(guī)定的氣相色譜法以及氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《本底大氣二氧化碳濃度瓶采樣測定方法-非色散紅外法》(QX/T 67-2007)規(guī)定的非色散紅外法等。利用這些方法，全球大氣本底站為研究、評估全球氣候變化提供了重要的檢測數(shù)據(jù)。

然而利用大氣本底站監(jiān)測二氧化碳濃度變化并不能反映全球二氧化碳濃度的實(shí)時(shí)分布情況。利用衛(wèi)星在太空進(jìn)行監(jiān)測就成為理想的補(bǔ)充監(jiān)測方法，不僅可以進(jìn)行覆蓋全球的高分辨率觀測，而且可以利用高性能計(jì)算機(jī)模擬大氣二氧化碳傳輸過程和每時(shí)每地的大氣二氧化碳含量。

目前世界僅有三顆專門用于二氧化碳觀測的衛(wèi)星，分別為日本GOSAT衛(wèi)星、美國OCO-2衛(wèi)星和我國的TANSAT衛(wèi)星。TANSAT衛(wèi)星上搭載了高光譜二氧化碳探測儀、多譜段云與氣溶膠探測儀兩臺主要載荷，分別用于探測大氣吸收光譜信息和剔除干擾二氧化碳濃度反演的因素，可以對我國及全球其他重點(diǎn)地區(qū)的大氣二氧化碳濃度進(jìn)行高精度監(jiān)測。

TANSAT衛(wèi)星于2016年發(fā)射升空。近日，中國科學(xué)院大氣物理研究所的研究人員基于TANSAT的大氣二氧化碳含量觀測數(shù)據(jù)，獲取了中國碳衛(wèi)星首個(gè)全球碳通量數(shù)據(jù)集。這意味著我國實(shí)現(xiàn)了全球碳收支的空間定量監(jiān)測。與單純的二氧化碳濃度監(jiān)測相比，這一能力在控制二氧化碳排放可以發(fā)揮更大的作用。

8月9日聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發(fā)布報(bào)告《氣候變化2021：自然科學(xué)基礎(chǔ)》，向全人類發(fā)布?xì)夂蜃兓?span>“紅色警報(bào)”，如果不能進(jìn)行立即、快速和大規(guī)模的溫室氣體減排，全球平均溫度升溫不超過1.5℃的控制目標(biāo)將難以實(shí)現(xiàn)。在減少碳排放上我國已經(jīng)展現(xiàn)了大國擔(dān)當(dāng)，不僅在于“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的提出，還在于在應(yīng)對全球氣候變化的技術(shù)上我國作出了很多貢獻(xiàn)，碳衛(wèi)星也是其中之一。

監(jiān)測碳排放是應(yīng)對氣候問題的重要一環(huán)，星載CO2探測技術(shù)的實(shí)現(xiàn)讓二氧化碳監(jiān)測從的地面轉(zhuǎn)向太空。然而目前碳衛(wèi)星的數(shù)量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我國已經(jīng)在這一方面展示了自己積極參與應(yīng)對氣候問題的態(tài)度，剩下的還需要世界各國共同努力。