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我国首颗陆地生态系统碳监测卫星成功发射——“句芒”探碳看点多

媒体:人民日报  作者:冯华 张未
专业号:日月峡资讯 2022/8/8 14:46:00

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近日,我国首颗陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”发射成功。“句芒号”配置多波束激光雷达、多角度多光谱相机、超光谱探测仪等载荷,支持获取植被高度、植被面积、大气PM2.5含量等数据,有助于提高碳汇计量的效率和精度。

8月4日11时08分,我国在太原卫星发射中心采用长征四号乙运载火箭成功发射首颗陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”。该卫星将在碳储量监测、生态资源详查、国家重大生态工程监测评价等方向提供遥感监测服务,为美丽中国建设贡献力量。

名字象征对自然环境的敬畏与责任

“句芒号”这个名字来自我国民间神话。句芒,是古代民间神话中的木神、春神,主管树木发芽生长,象征对自然环境的敬畏与责任。

为进一步鼓励公众特别是青少年关注航天,传播航天精神,激发探索热情,在国家航天局指导下,国家航天局新闻宣传办公室、国家林业和草原局宣传中心、中国航天科技集团五院等单位联合组织发起陆地生态系统碳监测卫星征名活动。

此次征名活动以香港回归祖国25周年为契机,在中央网信办网络传播局支持下,面向香港民众展开征集活动,经过征集、遴选和专家推介3个环节,最终定名“句芒号”。

将广泛应用于陆地生态系统碳监测等

中国航天科技集团五院遥感卫星总体部“句芒号”卫星总设计师曹海翊介绍,“句芒号”卫星是国家民用空间基础设施中长期发展规划中的科研卫星,运行于高度为506公里、倾角97.4度的太阳同步轨道。通过激光、多角度、多光谱、超光谱、偏振等综合遥感手段,能实现植被生物量、大气气溶胶、植被叶绿素荧光等要素的探测和测量。

作为我国首颗陆地生态系统碳监测卫星,“句芒号”的用途非常广泛,将应用于陆地生态系统碳监测、陆地生态和资源调查监测、国家重大生态工程监测评价、大气环境监测和气候变化中气溶胶作用研究等工作。此外,“句芒号”还将服务高程控制点获取、灾害监测评估、农情遥感监测等需求,显著提高我国陆地遥感定量化水平。

值得一提的是,本次任务还成功搭载了交通四号卫星和闵行少年星2颗小卫星。交通四号卫星将在轨开展全球船舶航行、航班飞行状态和全球物联网相关信息采集。闵行少年星将为中小幼学生参与卫星设计、研制、搭载、发射等航天科学研究与工程实践提供服务。

确保数据“准、全、细、精”

“句芒号”卫星在轨运行后,采用主被动结合的遥感体制,可获取全球森林碳汇的多要素遥感信息,提高碳汇计量的效率和精度,转变传统的人工碳汇计量手段,为我国碳达峰、碳中和目标的实现提供重要支撑,助力我国对森林、草原、湿地和沙化土地等的统计监测核算能力建设。

专家介绍,植被高度、植被面积、叶绿素荧光和大气PM2.5含量是计算森林碳汇能力的核心数据。“句芒号”配置了多波束激光雷达、多角度多光谱相机、超光谱探测仪、多角度偏振成像仪等载荷,支持获取以上数据,并确保数据“准、全、细、精”。

植被测高结果“准”。“句芒号”卫星上的多波束激光雷达通过计算激光到达树冠以及地面的时间差,可计算出树木的高度。研制团队通过数据反演、仿真分析、应用测试等,实现5台激光器1秒发射激光共200次,并对激光雷达所需的卫星环境和硬件配置进行适应性设计,克服了散热等难题,最终实现测点间隔由公里级跨越至百米级,植被测高精度大幅提升。

获取植被面积“全”。为了准确还原森林茂密程度,“句芒号”卫星设计安装了5个多光谱相机,实现对地5角度立体观测。同时,为了避免植被阴、阳面光线影响,研制团队还创新方法,确保5角度成像光谱响应一致。实现这些能力后,5角度多光谱相机可帮助卫星绘制一幅“立体”植被分布图,精准覆盖观测区域的一草一木。

叶绿素荧光探测“细”。叶绿素荧光高精度制图是“句芒号”卫星支撑高精度碳汇监测的重要环节。但叶绿素荧光的能量非常小,仅有0.5%—2%以荧光的形式发射出来。为提升叶绿素光谱探测精细程度,该卫星配置了超光谱探测仪,并创新使用了光栅分光原理,将光谱分辨率较传统提升了10倍,可探测到太阳光细微的明暗变化。

大气校正数据“精”。为了去除大气对卫星监测数据的影响,“句芒号”卫星专门配置了偏振成像仪,支持35个角度监测大气PM2.5含量,获取大气横向PM2.5含量信息。同时,该卫星还增配了大气激光雷达,用于获取大气纵向PM2.5含量信息。一横一纵,就将数据结果由二维变成了三维立体信息,确保大气校正更精准。(冯华 张未)

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