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我国碳遥感监测技术体系发展现状及展望

气候变化是当今全球面临的重大挑战,温室气体排放则是推动气候变化的主要因素。2015年,《巴黎协定》为全球应对气候变化设定了明确目标,即把全球气温升幅控制在工业化前水平的2°C以内,并力争将升幅限制在1.5°C以内。从2023年开始,每5年对全球气候行动进展进行一次盘点,以帮助各国加强行动力度、深化国际合作,实现应对气候变化的长期目标。在这一过程中,碳排放监测评估成为实现目标的重要工具。

气候变化已成为全球性挑战,温室气体排放是其主要驱动因素。2015年《巴黎协定》提出将全球温升控制在2°C内并努力限制在1.5°C的目标,全球自2023年起每五年开展气候行动进展盘点。在此背景下,碳排放监测评估成为实现目标的核心工具。

中国碳遥感监测发展进程

为响应“双碳”目标,我国通过卫星遥感、地面观测等技术构建温室气体监测体系。生态环境部先后发布两版碳监测评估试点方案,在重点行业和区域建立技术方法体系。目前形成2颗在轨、3颗在研的卫星监测网络,包括全球首颗主动激光雷达碳监测卫星DQ-1,以及高精度温室气体探测卫星DQ-2等。2025年计划发射的风云三号08星将进一步提升监测能力。

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图1 碳立体遥感监测体系技术路线

多维度监测技术应用

区域层面融合GOSAT、OCO-2/3等多源卫星数据,结合大气化学模型反演排放特征;城市层面通过时空注意力机制建立5km分辨率CO2分布模型,结合无人机与碳同位素监测实现立体评估;行业层面利用GF-5卫星AHSI数据识别甲烷泄漏源,DQ-1卫星激光雷达技术捕捉燃煤电厂CO2浓度异常。

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图2 长三角地区CO2柱浓度分布示例 。
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图3 GF-5卫星监测油气井甲烷异常排放
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图4 DQ-1卫星监测燃煤电厂附近CO2柱浓度梯度

技术突破与发展方向

当前面临卫星组网能力不足、数据融合瓶颈等挑战。未来将构建高低轨协同卫星星座,开发分钟级实时反演算法,通过Ka频段通信实现数据高效回传。计划融合Transformer架构提升反演精度至±1%,建立千米级污染源追踪体系,推动监测数据纳入全球碳核算系统。

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