我国首颗碳卫星成功发射，到太空监测“碳”排放！
文章来源：科学大院（ID：kexuedayuan）
全球变暖、温室效应、极端天气、雾霾……每一个词都如一把重锤，不时地敲打人类脆弱的文明。从未有任何一个问题，如“气候变化”一样，牵动到世界上每一个人、甚至每一种生命。
面对严峻的“气候变化”形势，减少二氧化碳等温室气体的排放已成为应对“困局”的必然选择，而提到温室气体的减排，碳排放的量化监测是各国重要的技术基础和保障。
目前的所有碳排放量监测手段中，只有星载高光谱温室气体探测技术既能够实现对大气中CO2等温室气体浓度的高精度探测，又能够获取全球各区域气体浓度分布数据。
正因如此，各发达国家纷纷积极研发专用的、高精度温室气体观测卫星。但由于极高的技术难度，之前仅有两颗卫星从太空监视地球温室气体排放:一颗是日本于2009年发射的包括CO2、CH4浓度观测的卫星GOSAT，一颗是美国于2014年发射的、专门用于大气CO2浓度测量卫星OCO-2卫星。
▲美国OCO-2卫星
现在，经过近6年的攻关研制，我国首颗CO2观测科学实验卫星TANSAT也已于2016年12月22日凌晨在酒泉卫星发射中心成功发射，对人类碳排放一探究竟！
▲阿拉斯加冰川过去30年消融的景象
气候变化——“更热、更旱、更涝的未来”？
谈到气候变化，人们不难联想到一个词语——“极端天气”。
2015年是极端天气多发的一年：五月份，西班牙的巴伦西亚和兰萨罗特温度达到了46.2摄氏度，高出历史纪录6摄氏度；七月份，埃及卢克索的温度高达47.6摄氏度；十月份，南非的弗雷登达尔则达到48.4摄氏度！高温导致的干旱愈演愈烈，阿拉斯加、印度尼西亚出现破纪录的持续野火，印度西南季风的降雨量也低于常值。
高温不仅带来干旱，增温的大气同时也获得了更多的含水量，一月份，马拉维爆发了有史以来的最大洪水，印度金奈、北爱尔兰、巴基斯坦也均打破了24小时降雨量的记录……
面对这一系列极端天气现象，甚至于2016年世界气象日的主题也被定为“直面更热、更旱、更涝的未来”！
气候变化的主要因素是全球变暖，其正在破坏季节的自然格局，过去十年中，极端天气的频率和强度均显著增加。
现在我们把视角从全球转到中国，从14年到16年，中国南方的频繁暴雨让“看海”的乐观主义迅速被严肃的救灾报道冲淡，触目惊心的城市内涝画面引发了广泛的重视与担忧，以往难以感知的气候变化（全球变暖、冰川融化）以暴雨的形式与雾霾一同站在前台。
中国气象局前局长郑国光指出：“近60年来，全国地表平均温度升高1.38摄氏度，平均每10年升高0.23摄氏度，几乎是全球平均升幅的两倍”，换言之，全球变暖，中国尤甚。
在巴黎协定关于将全球平均气温的升温保持在远低于2摄氏度的目标道路上，世界各国正在快马加鞭为这一目标努力。大量的科学论证表明，若超过2摄氏度，地球上的生命将岌岌可危，然而，关于地球升温的科学数据预测则显得触目惊心。
▲全球平均地表温度的模型预测
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谁是“罪魁祸首”？
大气中温室气体被认为是全球变暖的罪魁祸首。
事实上，地球大气犹如把热腾腾的饭盒用塑料袋扎紧，将太阳送到地球的热量吸收并缓慢释放，即“温室效应”。在过去的几百亿年中，“温室效应”使地球温度适宜升高以孕育生命。
▲温室气体的影响
然而自工业革命以来，人类向大气中排入的温室气体逐年显著增加，大气的温室效应也随之增强，诸如森林砍伐、矿物燃烧等人类活动正迅速打破原有的温度平衡，放大了大气的保温效应。这正是造成全球气温升高、极端天气频现的关键。
温室气体中CO2的体量相对较大，是最为重要的一种温室气体。科学家们采集了南极Dome C区域的冰芯，通过测量冰芯中水同位素含量和气泡内封存气体的浓度，得出了在过去的80万年间，南极温度与大气中CO2浓度正相关的结论。
▲在过去的80万年，CO2的大气含量与南极温度正相关（摘自Climate Change Evidence & Causes）
最新的国际政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告明确指出，由于人类活动影响，大气CO2的浓度已经由工业革命前的280ppm（ppm是英文parts permillion的缩写，常用来表示气体浓度或者溶液浓度）上升到今天的380ppm，CO2浓度的显著增加急剧加快了全球变暖的进程。
▲在过去的1千年，CO2的大气含量自18世纪工业革命开始显著上升（摘自Climate Change Evidence & Causes）
正是在这样的全球背景下，国家科技部-863计划在十二五期间专门设置了“全球二氧化碳监测科学实验卫星与应用示范”重大项目（简称全球碳监测卫星项目），目标是研制并发射一颗“以高光谱CO2探测仪、多谱段云与气溶胶探测仪为主要载荷的高空间分辨率和高光谱分辨率全球二氧化碳监测科学试验卫星”，建立高光谱卫星地面数据处理与验证系统，形成对全球、中国及其它重点地区大气CO2浓度监测能力，监测精度达到1-4ppm，使我国在高光谱大气CO2浓度观测方面达到国际先进水平。
项目中提到的这颗高空间分辨率和高光谱分辨率全球二氧化碳监测科学试验卫星，正是我们今天文章开头介绍的已成功发射的TANSAT卫星，这颗碳卫星的发射，体现了中国在气候变化问题上的积极担当。
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