一种基于星载遥感的碳通量直接测量方法

作者：吕蒙; 张思勃; 王磊; 姚伟^*

来源：中国空间科学技术, 2023, 43(04): 137-148.

DOI：10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0062

• 碳通量测量
• 莫宁-奥布霍夫相似理论
• 星载遥感
• 湍流闭合理论
• 多普勒相干测风

目前全球尺度碳通量监测主要通过地基原位CO2通量与浓度测量，结合星载遥感CO2浓度等数据源，经过一系列的同化算法加以实现。考虑到原位测量覆盖范围有限，提出一种基于星载遥感的碳通量直接测量方法。基于湍流一阶闭合理论，采用水平风廓线-CO2浓度廓线双廓线模型，结合莫宁-奥布霍夫相似理论实现对CO2通量的直接测量。其中水平风廓线通过双视向激光雷达采用多普勒相干测风反演得到，CO2浓度廓线则基于激光雷达的差分吸收原理进行探测。基于星载激光雷达的双廓线探测方案目前可达1 m/s的测风精度和10-6的CO2浓度探测精度。通过廓线模型初步分析发现：在较强碳源(例如近地面CO2浓度差>10-5)的下垫面及中性大气条件下可满足目前科学应用对通量数据的精度需求，即实现25%以内的CO2通量测量的不确定度。该方法总体上可提供大尺度碳通量观测数据，作为地基CO2通量测量的有益补充。

• 单位
  中国空间技术研究院