今年9月的杭州峰會，我國倡議二十國集團（G20）發(fā)表首份氣候變化問題主席聲明，率先簽署《巴黎協(xié)定》，代表中國政府向全球作出莊嚴承諾?！栋屠鑵f(xié)定》為什么寧可犧牲經(jīng)濟發(fā)展，也要設定溫室氣體減排的目標？這都是溫室氣體惹的禍，地球自人類工業(yè)革命之后在持續(xù)“發(fā)燒”。而我國剛剛發(fā)射的碳衛(wèi)星，能夠準確測量地球的“體溫”，為人們治療地球的病癥提供最可靠的依據(jù)。

地球大氣的溫度正在不斷升高，其罪魁禍首被科學家鎖定為以大氣中二氧化碳為代表的氣體，它們讓太陽加熱地球的短波輻射輕易進入，卻將地球向外散熱的長波輻射反射回地球，因此熱量易進難出，就像栽培植物的溫室一樣。這種效應被形象地稱為溫室效應，二氧化碳等氣體就被稱為溫室氣體。

二氧化碳氣體原本是自然界中的固有成分，地球形成時大氣中就有二氧化碳了，為什么我們現(xiàn)在卻對它“嫉惡如仇”？原因在于，工業(yè)革命以來，科學家研究發(fā)現(xiàn)大氣中的二氧化碳一直在增加，且增加的值超過了40萬年來的正常“波動”范圍。

科學家們研究得出結論：在過去的50年中，因為人類社會經(jīng)濟的發(fā)展，每年化石燃料燃燒產(chǎn)生的300億噸CO2中大約有一半會留在大氣層中，另外一半通常認為被海洋和植物吸收了，但是科學家并不能確定這些CO2最后去了哪里、以什么樣的形式消失、其中的具體機理又是怎樣的？其實這些科學問題至今還懸而未決。

對二氧化碳了解有限，其中最主要的原因就是我們對大氣中二氧化碳氣體的變化規(guī)律掌握的還不夠詳盡。從上個世紀60年代開始，各國就陸續(xù)在地面建設觀測站，開展大氣二氧化碳觀測。其中最著名的就是美國夏威夷的觀測站，從建立觀測站至今，已經(jīng)積累了半個多世紀的數(shù)據(jù)記錄。美國夏威夷觀測站從50年代就開始實際監(jiān)測，20世紀后30年，每年CO2增幅1%-2%， 每年CO2增加量約為2ppm。

但是二氧化碳是一種長壽的化學物質，會長時間停留在大氣中，然后隨著大氣運動在全球傳輸擴散?？墒侵两?，全球只有200多個溫室氣體觀測站，這些有限的觀測數(shù)據(jù)極大地限制了人類對二氧化碳的認知，進而限制了人類對碳排放和全球氣候變化影響的科學認知。

于是，2000年后，科學家們開始把目光投向了尖端的衛(wèi)星探測技術，希望借助衛(wèi)星“天眼”，可以全天候觀測全球任何角落大氣二氧化碳的濃度信息。

目前，全球已有兩顆專門的二氧化碳探測衛(wèi)星在天上運行。日本衛(wèi)星GOSAT觀測不夠精細，最小只能探測到10公里范圍內的大氣二氧化碳平均值。美國衛(wèi)星OCO-2空間分辨率提高到2公里左右，但是它只是一顆小衛(wèi)星，上面只有一個觀測二氧化碳的儀器，無法同時獲取云和大氣中氣溶膠的信息，而這些信息是衛(wèi)星探測二氧化碳非常重要的輔助觀測信息。

我國剛剛發(fā)射的碳衛(wèi)星上不僅搭載了一個和美國OCO-2類似的先進二氧化碳探測儀器，而且同時還搭載了一臺先進的云和氣溶膠的探測儀器。碳衛(wèi)星的空間分辨率將超過美日衛(wèi)星，達到1-2公里，也就是說兩個相鄰較大的小區(qū)排放二氧化碳的差別都可能被分辨出來。

太陽光經(jīng)過大氣層到達地面后又反射回太空，發(fā)生了各種微妙的變化。碳衛(wèi)星通過觀測，將這些變化如實記錄下來。但由于變化實在太微小了，科學家得經(jīng)過如下幾步才可能將這種變化分離出來：

第一步：經(jīng)過對原始信號進行預處理，包括定位（將衛(wèi)星傳下來的信號準確地對應上地理經(jīng)緯度）、輻射定標（利用復雜的大氣輻射傳輸模型計算這些信號對應的太陽輻射量值）、光譜定標(對記錄到的太陽光譜信號進行光譜位置復原）等。

第二步：研究這些數(shù)據(jù)中哪些信號可以指示大氣中的二氧化碳含量。在找到信號后，還需要想辦法剔除大氣中其他因素對這些信號的干擾，盡可能得到大氣二氧化碳的“純粹”信號。

第三步：利用數(shù)學、物理、光學以及化學等知識，建立計算大氣輻射傳輸過程的計算機模型。其間，需要在模型中輸入衛(wèi)星觀測得到的溫度、濕度、大氣層厚度、云以及氣溶膠等各類參數(shù)，利用計算機開展高速計算，不斷迭代直到模型里的無數(shù)個方程全部收斂，才可以得到大氣中準確的二氧化碳濃度信息。

得到這些二氧化碳濃度信息后，為了便于科學家和政府決策者以及公眾可以便捷地了解大氣中二氧化碳的濃度分布，我們還要讓這些看不見摸不著的二氧化碳“可視化”，對應不同濃度的信息，賦予各種顏色的變化，然后按照地理信息坐標投影到地圖上。這樣一來，大家終于可以清晰地看見大氣中的二氧化碳在全球任何地方的分布信息。請大家拭目以待吧。

當然，衛(wèi)星探測得到這些二氧化碳濃度信息后，還需要更多的科學家建立碳排放吸收模型，利用衛(wèi)星資料同化技術，把這些衛(wèi)星觀測資料“吃”到模型里，然后再計算出大氣二氧化碳究竟在什么地方、什么時間，排放出多少量、吸收了多少量、留在空氣中多少量，以及留在空氣中的二氧化碳隨著大氣運動又都傳輸?shù)侥膬喝チ恕?/div>