高精度温室气体检测（温室气体监测）|行业动态|承天示优

今天给朋友们分享一下有关高精度温室气体检测的知识，其中当然也会对温室气体监测进行一部分的介绍，加入能碰巧解决你现在遇到的困难，不要忘了关注本站，那我们现在开始吧！

本文目录一览：

1、大气环境监测卫星顺利发射创三项纪录
2、全球首个全自动城市温室气体排放传感器网络在慕尼黑投放使用
3、嗅碳卫星那些事: 保护地球大气环境的利器
4、《我的气体网》APP官网地址介绍

大气环境监测卫星顺利发射创三项纪录

大气环境监测卫星顺利发射创三项纪录，大气环境监测卫星是国家民用空间基础设施中长期发展规划中的科研卫星，也是世界首颗具备二氧化碳激光探测能力的卫星。大气环境监测卫星顺利发射创三项纪录。

大气环境监测卫星顺利发射创三项纪录1

4月16日2时16分，我国在太原卫星发射中心采用长征四号丙遥二十八运载火箭发射大气环境监测卫星。该星将推动我国生态环境、气象、农业农村等领域遥感应用，对提高卫星资源综合应用效能、促进环境保护事业意义重大。

大气环境监测卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》中的科研卫星，运行于太阳同步轨道，主要配置大气探测激光雷达、高精度偏振扫描仪、多角度偏振成像仪、紫外高光谱大气成分探测仪、宽幅成像光谱仪等有效载荷。

卫星利用主动激光、高光谱、多光谱、高精度偏振等多种手段综合观测，可实现对对大气细颗粒物、污染气体、温室气体、云和气溶胶以及陆表、水体等环境要素大范围、连续、动态、全天时的综合监测。

卫星入轨后，将进一步提升我国大气环境综合监测、全球气候变化和农作物估产及农业灾害等应用能力，推进卫星遥感数据在生态环境、气象、农业农村等方面应用，有效解决各行业部门对外国遥感数据的依赖。

国家航天局负责该卫星工程组织管理、重大事项组织协调和发射许可审批，生态环境部（牵头）、中国气象局、农业农村部等用户部门按分工负责应用系统建设和运行，中国资源卫星应用中心、中国科学院空天信息创新研究院负责地面系统建设和运行，航天科技集团上海航天技术研究院负责卫星系统和运载系统抓总研制，中国卫星发射测控系统部负责发射场及测控系统组织实施。

此次任务是长征系列运载火箭第416次发射。

大气环境监测卫星顺利发射创三项纪录2

4月16日2时16分，长征四号丙运载火箭在太原卫星发射中心升空，将大气环境监测卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。星箭均由中国航天科技集团有限公司八院抓总研制。

长征四号丙运载火箭发射升空。吴敬博摄

大气环境监测卫星是国家民用空间基础设施中长期发展规划中的科研卫星，也是世界首颗具备二氧化碳激光探测能力的.卫星。它装载了大气探测激光雷达、高精度偏振扫描仪、多角度偏振成像仪、紫外高光谱大气成分探测仪及宽幅成像光谱仪等5台遥感仪器，能够大幅提升全球碳监测和大气污染监测能力。

卫星在轨应用后将显著提升生态环境、气象和农业等多领域定量遥感服务能力，助力我国实现碳中和与碳达峰、生态文明建设等国家战略，推动航天强国建设。

大气环境监测卫星运行效果图。航天科技集团八院供图

“十四五”期间我国还将发射高精度温室气体综合探测卫星，与大气环境监测卫星组网观测，进一步提升我国天基碳监测能力和水平，为我国生态文明建设、实现“双碳”目标贡献航天力量。

执行本次发射任务的长征四号丙运载火箭是常温液体三级运载火箭，可采取灵活的发射方案，具备发射多种类型、不同轨道要求卫星的能力，可实施一箭一星或多星发射，700公里同步圆轨道运载能力可达3吨。

此次发射是长征四号系列运载火箭第90次发射，也是长征系列运载火箭第416次发射。

大气环境监测卫星顺利发射创三项纪录3

4月16日2时16分，我国在太原卫星发射中心成功将大气环境监测卫星发射升空。大气环境监测卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》中的一颗科研卫星，生态环境部为该卫星牵头用户，卫星和运载火箭系统均由中国航天科技集团有限公司第八研究院抓总研制。

火箭点火升空

该卫星将在国际上首次实现CO2的主动激光探测和大气细颗粒物的主被动结合探测，能够对气态污染物、云和气溶胶以及水生态、自然生态等环境要素进行大范围、全天时综合监测，同时可支撑开展气象、农业农村等行业的遥感监测应用工作。

大气环境监测卫星

大气环境监测卫星运行于705km的太阳同步轨道，星上搭载了大气探测激光雷达、高精度偏振扫描仪、多角度偏振成像仪、紫外高光谱大气成分探测仪及宽幅成像光谱仪等5台有效载荷，整星重量约2.8吨，设计寿命8年。

其中，大气探测激光雷达在国际上首次采用双体制激光技术探测气溶胶和CO2，通过主动方式对大气CO2柱总量进行精细化探测，获取大范围、高精度的CO2浓度变化信息和气溶胶散射系数廓线、消光系数廓线、光学厚度、边界层高度等垂直分布信息，弥补以往被动观测的不足。

高精度偏振扫描仪与多角度偏振成像仪联合观测可获取云和气溶胶多个角度的偏振信息，用于反演全球大气气溶胶和云的时空分布信息，观测幅宽大于1800km，此外，还可通过与大气探测激光雷达载荷的协同观测与应用，实现近地表细颗粒物的定量探测。

紫外高光谱大气成分探测仪可获取O3、NO2和SO2等气态污染物浓度信息，幅宽大于2300km，具备每天一次的全球覆盖能力。宽幅成像光谱仪可获取光谱范围从可见光至长波红外（0.415-12μm）的陆表和大气多光谱信息，观测幅宽大于2300km，空间分辨率最高可达75m。

操作人员为大气环境监测卫星扣整流罩

大气环境监测卫星的成功发射，将进一步提升我国的CO2和大气污染物遥感监测能力。在应对全球气候变化方面，首次实现全球范围CO2的主动激光高精度、全天时探测，探测精度达到国际领先水平，可为CO2分布和应对气候变化提供精准的遥感数据支撑；

在大气环境遥感监测方面，具备对全球细颗粒物（PM2.5）、气态污染物、云和气溶胶的定量化遥感监测以及对工业排放、生物质燃烧等大气污染源的大范围、高动态遥感监测能力，可为我国大气污染防治和空气质量预报提供数据和技术支撑；

在水环境遥感监测方面，可实现内陆大型水体水华、水质、水生植被以及近海海域赤潮、溢油、水质等的定量化遥感监测；在自然生态遥感监测方面，可实现生态系统关键参数的定量化遥感反演，为全国和区域生态环境状况调查与评估等业务提供重要数据支撑。

大气环境监监测卫星试验队

大气环境监测卫星的成功发射，将为落实“精准治污、科学治污、依法治污”、支撑深入打好污染防治攻坚战、实现减污降碳协同增效提供重要数据支撑。

“十四五”期间，生态环境部还将牵头组织研制发射高精度温室气体综合探测卫星，与大气环境监测卫星组网观测，进一步提升全球主要温室气体和大气污染物遥感监测能力，为支撑国家“双碳”战略、应对全球气候变化提供遥感监测数据支撑。

高精度温室气体检测（温室气体监测）

全球首个全自动城市温室气体排放传感器网络在慕尼黑投放使用

据外媒报道，慕尼黑拥有了世界上第一个基于地面大气遥感测量城市温室气体排放的全自动传感器网络。它是由德国慕尼黑工业大学(TUM)环境传感与建模教授Jia Chen团队的科学家开发。现在，任何人都可以通过互联网平台查看测量数据。

传感器网络MUCCnet由五个分析太阳光谱的高精度光学仪器组成。它们负责测量气体的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和一氧化碳(CO)的浓度。由于每种气体都有其独特的光谱“指纹”，所以这些气体的浓度可以通过仪器跟太阳之间的气柱来测定。“通过测量大气的垂直柱，可以消除当地的干扰如邻近烟囱的不成比例的影响。因此，这种温室气体平衡被认为是特别可靠和准确的，”Jia Chen教授说道。

MUCCnet的一个测量设备位于TUM的主校区，用于测量市中心的浓度。其他四个设备则位于慕尼黑城市边界的四个主要方向。

Chen用简单的术语解释了这个原理：“我们在城市的逆风处设置了一个传感器，在逆风处设置了第二个。所以第一个传感器和第二个传感器之间的气体增加一定是由城市内部产生的。”而为了覆盖尽可能多的风向，每个基本方向都有一个传感器。通过输入传感器数据和气象参数，高性能计算机可以创建一个空间解析的城市排放图。

根据巴黎气候协议，大气测量不需要达到排放目标。“相反，我们在新闻上听到的排放数字是基于计算得出的，”Chen指出。

除此之外，这使得无法检测到迄今未知的来源如天然气管道的泄漏。因此，Chen领导的团队和项目负责人Florian Dietrich创建了MUCCnet从而能高精度测量排放、减少计算的不精确性。

由于德国在2022 年春季和2022 -2022 年冬季各封锁了一次，在这期间交通得到了大量的减少，这使得这场新冠危机为研究人员提供了一个有用的自然实验。

然而遗憾的是，二氧化碳的寿命很长（几百年），测量结果表明，即使是像这次大流行这样剧烈的全球事件也没有阻止大气中二氧化碳浓度每年都增加的情况发生。

自2022 年初以来，研究人员开设运营了一个网站，其不仅向每个人提供测量数据还解释了使用的设备和获取数据的原理。

“由于气候变化是一个全球性问题，慕尼黑网络应该只是第一步，”Chen说道。未来，她的团队将利用现有温室气体卫星的测量数据在全球范围内扩展在慕尼黑开发的方法和模型从而为理解和解决气候问题做出决定性贡献。

嗅碳卫星那些事: 保护地球大气环境的利器

12月22日3点22分，我国发射了首颗“碳卫星”，这也是继日本、美国之后世界第3颗专门用于监测全球大气中二氧化碳分布的卫星，最终将通过所获得的数据掌握全球大气中二氧化碳分布的情况。

“碳”究竟为哪般？

目前,人类每年因使用化石燃料向地球大气中排放的二氧化碳超过300亿吨，生物燃料、森林火灾以及农业焚烧等每年共排放二氧化碳达55亿吨。科学家认为，这些人类活动造成地球自然碳循环失衡，导致地球表面温度上升和气候变化。因此，对大气二氧化碳水平的研究极为重要。要想真正有效地实施防止全球气候变暖的各种措施，掌握气候变暖的准确情况，首先就需监测全球碳排放，以便采取有效的应对措施，减小全球二氧化碳浓度。

其实，监测二氧化碳的工作在地面早已开展了，而且精度、时间分辨率和可靠性均比较高，但为什么近年还要发射碳卫星来进行监测呢？这是因为在地面监测二氧化碳存在成本高、难度大等困难，所以用于监测二氧化碳浓度分布的地面观测点数量有限，且分布不均，至今全球的二氧化碳地面观测站点仅有约300个左右，并大多位于美国、欧洲等。在南北两极以及海洋、沙漠等地区缺少观测站点，因此难以满足监测全球二氧化碳分布和浓度的需求。

用卫星可使上述问题迎刃而解。用卫星监测全球的二氧化碳分布情况，具有监测范围广，能在全球范围内确定二氧化碳浓度分布的优点，能快速、经济、可重复地获取大尺度上大气中二氧化碳的信息，进而可提高人类对全球碳循环过程的理论认识，改进气候变化预测结果的可信度和稳定性。

日美率先发射卫星

日本和美国是世界上最先发射专门监测二氧化碳分布和浓度卫星的国家。

2009年1月23日，日本发射了世界首颗从太空监测温室气体浓度分布的卫星呼吸号，用于从太空搜集全球二氧化碳和甲烷浓度分布信息，为制定减排政策提供证据，并帮助科研人员进一步了解生态系统究竟能吸收和释放多少二氧化碳。

日本呼吸号卫星飞行示意图

呼吸号卫星载有2台高精度的温室气体监测遥感器，其中1台是傅里叶变换光谱仪，用于探测二氧化碳和甲烷浓度；另1台是云/气溶胶探测仪，用于提高温室气体观测精确度。由于呼吸号卫星技术水平有限，其所获数据不太理想，为此，日本计划在2017年发射更先进的呼吸2号。

2014年7月2日，美国成功发射了轨道碳观测2号卫星。它装载一种遥感器——高分辨率成像光谱仪，可获取迄今为止最高精度的大气二氧化碳空间观测数据，每16天采集约800万个全球二氧化碳高精度测量数据。

美国轨道碳观测2号卫星飞行示意图

轨道碳观测2号有微光、天底、目标三种工作模式，所提供的二氧化碳测量数据还有更广泛的用途。例如，提供关于全球变暖的各种图表、报告和互动功能。

通过轨道碳观测2号所获数据绘制的二氧化碳平均浓度图片

美国已计划研制更先进的轨道碳观测3号，它将从世界上所有国家的上方飞过，以测量二氧化碳和甲烷的排放水平。

欧洲航天局也计划研制一种先进的“碳观测卫星”。

中国神“碳”将登场

我国即将发射的“碳卫星”的全称叫“全球二氧化碳监测科学试验卫星”。它重620千克，在距地700千米的太阳同步轨道上运行，装有高光谱二氧化碳探测仪和起辅助作用的多谱段云/气溶胶探测仪，用于获取全球尤其是我国及其它重点地区大气中二氧化碳浓度分布图，测精度达到1～4ppm（百万分之几），这一精度达到国际先进水平。

打造中的“碳卫星”

其原理是这样的：由于大气在太阳光照射下,二氧化碳分子会呈现光谱吸收特性,所以“碳卫星”通过精细测量其光谱吸收线,就可以反演出大气二氧化碳浓度，每隔16天可完成一次地球二氧化碳测绘，能分辨地面2平方千米的二氧化碳浓度。它有以下3种观测模式：

天底观测模式就是竖着看，利用地面的漫反射特性开展地面二氧化碳的观测。其空间分辨率最高的，但只有在当太阳天顶角满足设定要求时采用，卫星在海洋上空时，由于信噪比低，所以观测数据无法反演出二氧化碳浓度。

对“碳卫星”高光谱二氧化碳探测仪进行测试

卫星在海洋上空时可采用耀斑模式，即斜着看，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。具体说来就是当太阳光被洋面镜面反射时，仪器指向最亮的反射区。采用这种模式可提供足够的信噪比，反演出高精度的二氧化碳浓度。

目标模式用于跟踪地面的特殊目标(如源排放区)，在约9分钟的飞越目标区观测期间内，这一模式可提供对观测点的大量观测数据。

我国“碳卫星”飞行示意图

使用多谱段云/气溶胶探测仪,卫星可以排除云和空气中气溶胶的影响,使二氧化碳监测数据会更加准确。

发射“碳卫星”，将使我国拥有第一手的全球遥感二氧化碳数据，极大提升我国在全球二氧化碳监测、排放方面的话语权，为我国在气候变化研究、国际气候变化谈判等方面提供强有力的支持。它也将为全球气候变化提供更加丰富的监测数据，将监测到的数据分享给全球的研究者，体现出负责任大国的担当。

编辑：纪阿黎

(专家：谢博，空间探测首席传播专家，科普中国微平台原创首发)

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