句芒號讓“綠水青山就是金山銀山”

紀(jì)中展

“句芒號”工作示意圖。

中國首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星“句芒號”自8月4日發(fā)射以來，已成功在軌運(yùn)行、工作半個多月。中國遙感衛(wèi)星地面站密云站和喀什站的三次接收任務(wù)測試顯示，數(shù)據(jù)傳送和處理結(jié)果正常。“句芒”號屬于國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃中的科研衛(wèi)星，運(yùn)行于高度為506千米、傾角97.4度的太陽同步軌道。

作為世界首顆森林碳匯觀測主被動聯(lián)合觀測遙感衛(wèi)星，“句芒”號的名字來自中國民間傳統(tǒng)神話。句芒是木神、春神的意思，與祝融齊名，主司樹木發(fā)芽生長等，和陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星的作用匹配，體現(xiàn)了中華傳統(tǒng)文化、綠色生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高科技發(fā)展等元素。

計算森林碳匯能力，需要以下幾個方面的數(shù)據(jù)，包括葉綠素?zé)晒?、植被高度、植被面積、大氣PM2.5含量等。中國森林覆蓋率22.96%，森林面積2.2億公頃。森林面積、森林的多樣性、樹木的茂密度和森林中樹木的高度決定了森林能吸收多少碳。其中，森林的多樣性取決于林木大小的多樣性，一般采用直徑、樹高和冠幅3個因素來衡量。此前，碳匯測量主要依靠人工深入山林，實(shí)地對森林植被進(jìn)行抽樣監(jiān)測，不僅作業(yè)環(huán)境受限，而且耗時耗力、精準(zhǔn)度差。

“句芒”號實(shí)現(xiàn)了碳匯監(jiān)測里程碑式的飛躍，集多波束激光雷達(dá)、多角度多光譜相機(jī)、超光譜探測儀等儀器于一身。激光雷達(dá)通過“點(diǎn)探測”獲得森林的垂直高度信息，遙感相機(jī)通過“面探測”獲取大范圍地面圖像。點(diǎn)面結(jié)合，“句芒”號通過計算激光到樹冠和地面的時間差，得出樹木高度。衛(wèi)星一次測量發(fā)射出的激光光束數(shù)量、發(fā)射頻次則決定測量精度。

句芒號的工作手段也讓森林觀測更加立體、全面。通過運(yùn)用多角度多光譜相機(jī)，從前、正、后等不同的角度去觀測，即垂直0°、±19°、±41°5個方向，獲取同一地面景物的多光譜圖像數(shù)據(jù)，既能看清森林冠頂、森林側(cè)面，還能了解森林的疏密分布、健康、長勢等情況。

此外，通過超光譜探測儀和多角度偏振成像儀等設(shè)備，可以探測森林的光合作用以及大氣PM2.5含量等核心數(shù)據(jù)。其中，超光譜探測儀主要通過提取光合作用的熒光，了解具體探測物光合作用的強(qiáng)度（也就是森林吸收碳的強(qiáng)度）。此外，句芒號配置了一個多角度偏振成像儀，可以測量大氣里氣溶膠的分布水平，排除直徑不到人頭發(fā)絲粗細(xì)的1/20的細(xì)顆粒物干擾，進(jìn)行大氣校正，得到更高精度的測量結(jié)果。

句芒號入軌運(yùn)行后，通過多種觀測手段快速獲取森林碳匯收據(jù)，提高了碳匯計量的效率和精度，因此能夠更加廣泛地應(yīng)用于陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測、陸地生態(tài)和資源調(diào)查監(jiān)測、國家重大生態(tài)工程監(jiān)測評價、大氣環(huán)境監(jiān)測，以及氣候變化中氣溶膠作用研究、災(zāi)害監(jiān)測評估、農(nóng)情遙感監(jiān)測等方面的研究工作。

中國一直高度重視雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。句芒號的投入使用對推算出全球碳匯狀態(tài)、進(jìn)行碳匯交易能夠提供有效的數(shù)據(jù)支持，進(jìn)一步推動中國陸地遙感定量化水平，讓中國森林碳匯進(jìn)入天基遙感時代，為中國實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的雙碳目標(biāo)提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。

未來，中國將使用衛(wèi)星等高科技手段來提升效率，實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。這不僅需要增加衛(wèi)星數(shù)量，提高探測手段，與中國遙感衛(wèi)星地面站等地面系統(tǒng)緊密合作，提升數(shù)據(jù)接受和處理的精準(zhǔn)性，也需要在數(shù)據(jù)共享、聯(lián)合開發(fā)等方面進(jìn)行國際合作。