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揭秘:我國首顆碳衛(wèi)星及相關(guān)傳感器監(jiān)測技術(shù)

作者: 2016年12月23日 來源:化工儀器在線 瀏覽量:
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12月22日凌晨,我國成功發(fā)射了一顆全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。這是我國首顆、全球第三顆專門用于監(jiān)測大氣中二氧化碳含量的“嗅碳”衛(wèi)星。 我國首顆碳衛(wèi)星及相關(guān)傳感器監(jiān)測技術(shù)    作為專用于測量

12月22日凌晨,我國成功發(fā)射了一顆全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。這是我國首顆、全球第三顆專門用于監(jiān)測大氣中二氧化碳含量的“嗅碳”衛(wèi)星。
 我國首顆碳衛(wèi)星及相關(guān)傳感器監(jiān)測技術(shù)    作為專用于測量地球二氧化碳濃度的人造地球衛(wèi)星,這種碳衛(wèi)星測量精度可達(dá)百萬分之一。不過,由于技術(shù)難度極高,目前全球僅有三顆碳衛(wèi)星在太空中工作,分別是觀測大氣中二氧化碳和甲烷等濃度的日本“呼吸”號、專門測量大氣中二氧化碳濃度的美國“軌道碳觀測者2號”以及我國新發(fā)射的首顆“嗅碳”衛(wèi)星。    那么,為什么要發(fā)射碳衛(wèi)星呢?因?yàn)椋壳翱茖W(xué)界對二氧化碳排放及相關(guān)問題,還有許多不甚清楚的地方,如自然界天然排放的二氧化碳所占比例,這一比例如何變化,以及海洋系統(tǒng)如何吸附二氧化碳等。同時,掌握二氧化碳在各地區(qū)的循環(huán)和分布情況是研究氣候變化不可或缺的。    另外,近年來,各國雖紛紛做出二氧化碳減排承諾,但到底每個國家每年都有多少碳排放,還是一筆糊涂賬。因?yàn)椋ㄟ^數(shù)量有限的地面監(jiān)測站難以獲得全球的數(shù)據(jù),亟需一種全球范圍區(qū)域尺度的二氧化碳的測量手段。全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射后,不僅會明確各國碳收支的明細(xì),還將有助于提高對全球碳循環(huán)機(jī)制的認(rèn)識,從而改進(jìn)氣候變化預(yù)測結(jié)果的可信度和穩(wěn)定性。    那么,這顆衛(wèi)星究竟長什么樣呢?據(jù)介紹,它由模塊化衛(wèi)星平臺、高精度二氧化碳探測儀與云和氣溶膠探測儀載荷組成。由于大氣在太陽光照射下,二氧化碳分子會呈現(xiàn)光譜吸收特性,所以,碳衛(wèi)星通過精細(xì)測量其光譜吸收線,可以反演出大氣二氧化碳濃度。其中,云和氣溶膠探測儀則將排除云和空氣中氣溶膠的影響。    2009年1月,世界首顆溫室氣體觀測衛(wèi)星日本“呼吸”號發(fā)射升空。它長2米、寬1.8米、高3.7米,重約1.75噸。據(jù)悉,該衛(wèi)星采用了高精度的傳感器,觀測地球上二氧化碳等溫室氣體濃度。    “呼吸”號配備有兩部光學(xué)傳感器,其中一部用于觀測太陽發(fā)射并經(jīng)地表反射的紅外線,以及地表和大氣自身發(fā)出的紅外線。由于紅外線穿過二氧化碳和甲烷等溫室氣體時,其特定的波長會被吸收,“呼吸”號可據(jù)此推算出大氣中這兩種氣體的濃度。另一部傳感器則用于觀測導(dǎo)致測定出現(xiàn)誤差的云層和氣溶膠,以提高溫室氣體觀測精確度。    “呼吸”號能一邊以約100分鐘一周的速度繞地球運(yùn)行,一邊運(yùn)用搭載的高精度溫室氣體監(jiān)測傳感器對全球約5.6萬個觀測點(diǎn)實(shí)施觀測,每3天就能收集到全部觀測點(diǎn)的最新數(shù)據(jù)。    2014年美國發(fā)射的“軌道碳觀測者2號”碳衛(wèi)星,則采用了3臺高分辨率光譜儀作為秘密武器。科學(xué)家可通過這些儀器估算大氣中二氧化碳等物質(zhì)的相對濃度,以實(shí)現(xiàn)對地球大氣二氧化碳水平更精確、全面的測算,并更準(zhǔn)確地預(yù)測氣候變化。    

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