卫星「测碳」：入地容易，落地难 焦点剖析

流云飞

作者 | 袁斯来
编纂 | 苏建勋
“双碳”指标确认后，各行各业都有了旺盛的减碳需要，解决这个需要的第一步，天然是要知道“碳在哪”，即：碳数据的监测与采集。
计算一家企业的碳排放尚且可以操作，可假如计算一个工业园区、一座城市、乃至一个国度的碳排放状况，难度就会更大。
行业试图用卫星解决这个问题。
8月4日，长征四号乙运载火箭将碳监测卫星“句芒号”送入太空。这颗遥感卫星能够观测森林植被高度、面积、动物分发的叶绿素荧光等。经过这些因素，能够计算森林碳汇，即“森林植被排汇并存储的二氧化碳量”。


句芒号发射现场。图片来自中国青年报
过来林业局要摸底森林碳汇，只能用极为“原始”的监测伎俩：森林考察员深化山林，挨次丈量每棵树的高度和树木胸径，再算出碳汇。这类丈量数据更新不会很及时，通常一个季度更新一次。
碳中和成为寰球热点后，碳买卖随之升温，对数据频次和数量的要求水长船高。而人类糊口碳排放瞬息万变，好比用一次谷歌搜寻都会发生0.2g碳排放。三四个月更新一次的数据不成能知足疾速变动的买卖市场。
卫星观测同样成为目前较为成熟的解决伎俩。目前国际得多数据公司追踪碳汇，使用的卫星数据都来自海内。“句芒号”是国际多数定位为“碳检测”的卫星，能够给出更有针对性的信息，也是国际碳汇监测进入遥感时期的首要一步。
句芒号怎么监测碳汇？
碳监测卫星并不是甚么陈腐事物，句芒号使用的探测技术也早已成熟。
过来几年，仅中国就发射了不止一颗碳监测卫星。中国2016年发射了首颗监测二氧化碳的碳卫星，往年4月，长征四号丙又发射了一颗大气环境监测卫星，以激光监测二氧化碳浓度变动。
此前，太空曾经有不少温室气体观测卫星。2009年，日本就发射了首颗温室气体浓度监测卫星GOSAT，2014年，NASA发射了“轨道碳观测2号”（OCO-2），用以视察厄尔尼诺等景象如何影响二氧化碳浓度。
而“句芒号”的监测更细分，设计倾向丈量森林碳汇。它使用了激光+光学相机，一方面发射激光，经过高空物体反射，计算森林高度，一方面能检测不成见光如红内线、紫内线的多光谱相机从五个角度观测，绘制出平面的植被散布，能够看到森林成长状况。
除此以外，“句芒号”还带有能够丈量森林光协作用和PM2.5值的探测仪、成像仪。这些设计都重视观测森林场景，经过树高、树的直径，钻研人员能算出每棵树存了多少碳，继而通晓整片森林的碳汇。
但碳汇还会受其余天然前提影响，好比疾病、虫害，这些很难经过激光反射。参加的光谱相性能侦测到不成见光，安康森林对不成见光的反射率更高，所以经过这类相性能检测出森林是不是成长繁茂、有没有病虫害。
并且，光谱相机还能描画出地形。通常陡坡由于报酬干涉少，植被能存下更多碳，碳汇天然也更高。拍出坡度状况，天然也能更精确地算出碳汇。


卫星任务示意动画（动图来自航空五院）
不外，卫星虽然曾经入地，但目前还有几个症结目标暂未地下，包罗幅宽、重访周期等，这些也是商业化数据公司最关注的目标，间接抉择了这颗卫星只是科研用处仍是能够商业化使用。
（注：“幅宽”指的的是卫星一次性可检测的高空宽度，“重访周期”指卫星第一次和第二次通过地球同一点的时间距离，这些对应卫星能给到的数据更新频率和信息量。）
碳数据计划提供商行星数据CEO白纯钰告知36氪，为了碳买卖而购买碳数据的客户，很在乎是不是能够根据需要监测和剖析买卖的碳资产，好比比来三个月全中国森林碳汇的总体变动状况。这就需求卫星配套的数据反演软件疾速处置各种需要，但目前国际这种商业化公司很少，即便这样的数据彻底地下，也很难疾速运用。
而国际碳买卖参考的商业化遥感数据，少数依赖海内。即使句芒号数据地下，以目前寰球发射的碳监测卫星数量，也很难知足更新需要。“数据不敷”是遥感碳数据剖析公司会遇到的一大困扰。
无奈解决的数据焦虑
过来收集碳数据次要靠高空监测，如世界气候组织协调建设的31个温室气体寰球大气本底观测站。但这些站点只能监测海洋气象状况，没方法监测陆地。卫星遥感监测能够补救缺憾。
欧洲、日本、美国、加拿大接踵发射了观测二氧化碳浓度的卫星，对国度层面钻研减碳意义不小，好比美国钻研机构曾经能够丈量出特定燃煤电厂运转排放。中国迷信院大气物理钻研所也经过“中国碳卫星”数据，做出了寰球碳通量数据集。
但是，目前中国可用于商业化的遥感卫星数量占比不高。相对于于NASA、欧空局乃至日本宇航局，中国遥感卫星的地下数据，不管从数量、品质，仍是获得容易水平上，差距不小。
“即便有再先进的卫星，想针对寰球的碳汇做准确丈量，只靠一颗在轨办事，也没方法总体性的解决问题。咱们很但愿能够让专业的人做专业的事，好比商业航天的任务能够交给商业化的公司来做。”白纯钰表现。
实际上，海内曾经有过商业航天公司参预碳监测的胜利案例。如加拿大卫星公司GHGSat发射了3颗温室气体监测卫星，它们还有本人的数据办理平台SPECTRA。GHGSat客户包罗壳牌石油、雪佛龙和道达尔动力，投资人不乏沙特阿美和埃克森美孚等石油巨头。


画家虚构的GHGSat卫星图片，版权属于 UTIAS-SFL
事实上，就国度队而言，中国卫星的硬件、航天技术曾经足以比肩世界一流程度。但是，卫星收集到的信息回传后，如何疾速处置信息，拿出普互市业客户需求的碳汇数据，才是更为首要的问题。
按照白纯钰的说法，这些处置应该在卫星入地以前就一致设计好，并与潜伏客户对接终了，而非卫星信息拿到后再预先剖析。
但国度队卫星的数据用户往往是国度级的科研单位，他们的需要次要瞄准更微观的寰球变动钻研或国度层面需要，和市场上的商业化运用得多时分其实不彻底婚配，这也致使没有发射才能的卫星数据运用公司即便拿到这种数据之后，能够施展的空间也十分无限。
固然，眼下依托海内的底层光谱信息，只有有剖析才能，也有公司能做出碳排放和碳汇数据。但碳买卖开展是一个静态的进程，目前寰球碳买卖市场增长迅猛，2021 年寰球碳市场成交总额比2020年增长1.6倍，达到7600亿欧元。
各个国度参预到碳中和方案中后，碳买卖的频率和金额还会增长。伴有金融市场成熟，对碳排放、碳汇数据的需要只会更饥渴。
市场老是要在各个参预方有数次协作后，才会充溢活气。也由于有商业化公司的参预，行业能力迅速生长。尤为是碳中和这一波及寰球金钱和资源活动的畛域，不成能靠几家巨无霸公司或机构提供一切需要。
短期内，在碳卫星畛域，国度队充任主力曾经足够。但商业化的卫星公司增补必不成少。当各个国度、各个公司都到了必需掌握碳数据的时期，数量宏大的商业卫星公司和数据公司能力终究知足需要。
36氪制图