卫星「测碳」：上天容易，落地难

作者|袁斯来
编辑|苏建勋
【卫星「测碳」：上天容易，落地难 | 焦点分析】“双碳”目标确认后，各行各业都有了旺盛的减碳需求，解决这个需求的第一步，自然是要知道“碳在哪” ，即：碳数据的监测与收集。
计算一家企业的碳排放尚且能够操作，可如果计算一个工业园区、一座城市、甚至一个国家的碳排放情况，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。这颗遥感卫星可以观测森林植被高度、面积、植物散发的叶绿素荧光等。通过这些要素，可以计算森林碳汇，即“森林植被吸收并存储的二氧化碳量” 。

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句芒号发射现场。图片来自中国青年报
过去林业局要摸底森林碳汇，只能用极其“原始”的监测手段：森林调查员深入山林，依次测量每棵树的高度和树木胸径，再算出碳汇。这种测量数据更新不会很及时，通常一个季度更新一次。
碳中和成为全球热点后，碳交易随之升温，对数据频次和数量的要求水涨船高。而人类生活碳排放瞬息万变，比如用一次谷歌搜索都会产生0.2g碳排放。三四个月更新一次的数据不可能满足快速变化的交易市场。
卫星观测也成为目前较为成熟的解决手段。目前国内很多数据公司追踪碳汇，使用的卫星数据都来自海外。 “句芒号”是国内少数定位为“碳检测”的卫星，可以给出更有针对性的信息，也是国内碳汇监测进入遥感时代的重要一步。
句芒号怎么监测碳汇？
碳监测卫星其实不是什么新鲜事物，句芒号使用的探测技术也早已成熟。
过去几年，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，今年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化。
此前，太空已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），用以观察厄尔尼诺等现象如何影响二氧化碳浓度。
而“句芒号”的监测更细分，设计偏向测量森林碳汇。它使用了激光+光学相机，一方面发射激光，通过地面物体反射，计算森林高度，一方面能检测不可见光如红外线、紫外线的多光谱相机从五个角度观测，绘制出立体的植被分布，可以看到森林生长情况。
除此之外， “句芒号”还带有可以测量森林光合作用和PM2.5值的探测仪、成像仪。这些设计都注重观测森林场景，通过树高、树的直径，研究人员能算出每棵树存了多少碳，继而知晓整片森林的碳汇。
但碳汇还会受其他自然条件影响，比如疾病、虫害，这些很难通过激光反射。加入的光谱相机能侦测到不可见光，健康森林对不可见光的反射率更高，所以通过这种相机能检测出森林是否生长茂盛、有无病虫害。
而且，光谱相机还能描绘出地形。通常陡坡因为人为干预少，植被能存下更多碳，碳汇自然也更高。拍出坡度情况，自然也能更准确地算出碳汇。

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卫星工作示意动画（动图来自航空五院）
不过，卫星虽然已经上天，但目前还有几个关键指标暂未公开，包括幅宽、重访周期等，这些也是商业化数据公司最关注的指标，直接决定了这颗卫星只是科研用途还是可以商业化使用。