《大气科学进展》2018年第6期封面

封面展示了作者应用中国科学院大气物理研究所研发的基于卫星观测的大气CO2浓度反演算法(Institute of Atmospheric Physics Carbon Dioxide Retrieval algorithm for satellite remote sensing, IAPCAS) 对中国碳卫星（封面中所示卫星）资料进行反演实验，获取了首幅全球陆地表面的大气CO2分布，图中填色图上图和下图分别展示了2017年4月和7月大气CO2全球分布，其中红色表示CO2浓度较高的地区，蓝色表示浓度低的地区。 

      工业革命以来，人类生产活动和化石燃料的燃烧向大气排放大量的温室气体，对全球气候的影响日益加剧。大气二氧化碳（下文简称CO2），由于其温室效应强、含量高，因此成为最重要的温室气体，对全球变暖的影响约占全部温室气体的30%。气候变化将导致一系列灾难，比如海平面上升，更是导致干旱、洪水等异常气候现象的潜在主因。国际社会早在20世纪末期就开始关注全球气候变化的问题，自1992年《联合国气候变化公约》建立以来，层多次修改和增补条款，目的在于约束各国温室气体的排放。

      二十一世纪初，温室气体排放和气候变化的步伐并未放慢，国际社会逐渐意识到，这一环境问题将成为人类面临的重大威胁之一。为了应对全球变暖的现状，2011年在南非德班召开的气候变化大会对温室气体制定了“可报告、可检测、可核实”的三可要求，也即对碳排放监测提出了明确的要求。2014年11月，中美两个碳排放大国在北京发布《中美气候变化联合声明》，美国计划于2025年实现在2005年基础上减排26%~28%，中国计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值。对于碳排放的监测，传统地基探测方法虽然具有精度高、可靠性强的优点，但是都是单点的测量，缺乏对区域和全球大范围、实时探测的能力和统一的探测方法，因此不能满足人类对CO2时空变化、CO2排放与吸收，以及全球变暖这一问题的深入研究和对气候变化的精确预测。随着空间科学的发展，人类开始探索利用卫星获取全球覆盖的CO2观测及其排放。

     早期的热红外探测卫星具有高精度大气CO2探测能力，但是由于其探测原理的局限，不能获取整层大气的CO2观测，仅能看清对流层中高层区域的状态，这就像盲人摸象，通过片面的观测不能了解全大气的情况。然而，随着探测技术的进一步发展，科学家开始使用短波红外高光谱对CO2进行探测，第一颗温室气体观测卫星日本GOSAT于2009年成功发射升空，随后美国OCO-2卫星和中国碳卫星（TanSat）随继分别于2014年和2016年发射升空，目前仅有该3颗卫星具有高精度CO2探测能力。

      2016年12月22日，中国碳卫星成功发射在轨运行，成为中国首颗、国际上第三颗高精度温室气体探测卫星。在成功完成在轨测试、定标工作后，中国碳卫星开始进行对地观测运行、获取大气二氧化碳观测数据。在这篇封面论文中，作者介绍了基于中国科学院大气物理研究所反演算法（The Institute of Atmospheric Physics Carbon Dioxide Retrieval Algorithm for Satellite Remote Sensing, IAPCAS）研发的中国碳卫星算法，反演获取了2017年4月和7月中国碳卫星首幅全球陆地二氧化碳分布图，预示着中国碳卫星将为气候变化的研究提供数据支撑。结果显示出春季由于人为排放形成的北半球二氧化碳浓度高、南半球浓度低的特征、由春入夏北半球二氧化碳浓度降低的趋势、人类活动频繁地区二氧化碳浓度高的现象，有效显示了生态系统随季节变化的“固碳”作用等科学现象。

杨东旭

副研究员

中国科学院大气物理研究所

中国科学院中层大气和全球环境探测重点实验室（LAGEO）

长期从事大气温室气体高光谱遥感探测技术和反演方法的研究工作，自主研发并建立一套适用于短波红外高光谱CO2反演研究的快速、高精度正演辐射传输模型系统和一套可应用于实测光谱数据的高精度短波红外高光谱CO2反演算法，并为中国碳卫星（TanSat）开发了全球二氧化碳反演算法软件。参与中科院战略先导专项、国家重点研发计划、国家高技术研究发展计划等项目。担任中国科技部-欧洲空间局“龙计划”卫星碳监测方法研究项目中方PI，日本GOSAT卫星国际合作计划反演算法项目CoI。