刚刚发射成功的“句芒”号能干什么?它把碳汇算得明明白白

【刚刚发射成功的“句芒”号能干什么?它把碳汇算得明明白白】本文转自:北京日报
北京日报客户端 | 采访人员 王鸿良
8月4日 , 我国陆地生态系统碳监测卫星(简称碳星)“句芒”号在太原卫星发射中心由长征四号乙运载火箭成功发射 , 其主要任务是监测陆地生态系统能吸收多少二氧化碳 。“句芒”是中国古代民间神话中的木神、春神、东方之神 , 主管树木的发芽生长 , 碳星取名“句芒” , 意为它能监测陆地森林和植被的碳汇水平 。我们约请知名科普作者张田勘来聊聊这颗卫星工作的道理 。
刚刚发射成功的“句芒”号能干什么?它把碳汇算得明明白白
文章图片

文章图片

陆地生态系统碳监测卫星模拟图 。(国家航天局供图)
刚刚发射成功的“句芒”号能干什么?它把碳汇算得明明白白
文章图片

文章图片

碳汇监测实现里程碑式飞跃
森林能够吸收并储存二氧化碳 , 因而成为地球上一个巨大的碳库 。碳汇就是指森林吸收并储存二氧化碳的能力 。过去 , 中国的碳汇测量主要依靠人工对森林植被进行抽样监测 。
从森林面积上看 , 中国是世界上人工林面积最大的国家 , 人工林面积已达7954.28万公顷 , 具有较大的固碳能力 。截至2020年年底 , 中国森林覆盖率达到23.04% , 森林蓄积量175亿立方米 。按照国家有关部署 , 到2025年 , 森林覆盖率将达到24.1% , 森林蓄积量达到180亿立方米;到2030年 , 森林覆盖率将达到25%左右 , 森林蓄积量达到190亿立方米 。未来随着我国森林面积的增长 , 森林这个碳库的固碳能力还会增加 。
对于中国如此巨大的森林碳库 , 仅仅靠人工和抽样监测碳汇耗时旷日持久 , 效率和精准度上也不尽如人意 , 难以胜任未来的碳汇监测 。现在 , 碳星的应用标志着中国碳汇监测进入天基遥感时代 , 无论从效率还是准确度来看 , 与过去的传统方式监测相比 , 都是一个里程碑式的飞跃 。
碳星“句芒”号由中国航天科技集团五院遥感卫星总体部研制 , 是世界首颗森林碳汇主被动联合观测的遥感卫星 , 能够对森林植被生物量、气溶胶分布、叶绿素荧光的高精度定量遥感测量 。这也意味着 , 中国的碳汇监测已经从地面走向空间 , 从平面走向立体 , 从局部走向全局 , 能为中国的碳中和、碳达峰提供更为精确的科学数据 , 也有利于完成中国的碳减排任务 , 为缓解气候变化做出中国的贡献 。
遥感卫星是如何进行碳汇测量的呢?要计算森林碳汇能力 , 需要几个方面的数据 , 包括叶绿素荧光、植被高度、植被面积、大气PM2.5含量等 , 而碳星配置的多种高精工具和仪器 , 能获得这些方面的数据 。因此 , 碳星也被称为森林碳汇监测的“专业之星” 。
测量叶绿素荧光取得国际突破
通过对叶绿素的监测能获取比较真实的碳汇数据 。植物中的叶绿素是完成光合作用的关键因素 , 在这个过程中需要吸收大量的二氧化碳 。光合作用机制可简化为公式:二氧化碳+水+光能→能量-富含碳的分子+氧气 。
根据测算 , 地球植被和海洋植物、微生物等进行的光合作用每年从大气二氧化碳中固定1150亿到1200亿吨碳 , 其中600亿吨来自陆地 。2008年8月美国《科学》杂志发表的一项研究指出 , 叶绿素D是吸收波长700纳米至750纳米的近红外线进行光合作用的唯一色素 , 由此对地球上的碳循环产生重要影响 。研究估计 , 若将全球范围内叶绿素D吸收的二氧化碳换算成碳 , 每年可固碳约10亿吨 。