大气甲烷卫星传感器和遥感算法研究综述

作者:何卓; 李正强; 樊程; 张莹; 史正; 郑杨; 顾浩然; 麻金继; 左金辉; 韩颖慧; 张元勋; 秦凯; 张灏; 徐文斌; 朱军
来源:光学学报, 2023, 43(18): 55-71.
DOI:10.3788/AOS230429

摘要

全球气候治理和温室气体减排已经到了刻不容缓的地步。自工业革命以来,大气甲烷(CH4)体积分数一直持续上升,目前全球平均值已达约1895.7×10-9,加上CH4全球变暖潜能值比二氧化碳(CO2)高约27~30倍,因此对大气CH4的监测成为碳减排的重点与热点。利用卫星遥感探测速度快、覆盖范围广、获取信息丰富等优势,可以实现高精度、高时空分辨率且全球覆盖的大气CH4浓度监测。据此,首先对大气CH4探测卫星及传感器的发展进行梳理与介绍,从早期的被动热红外探测,到对近地CH4浓度变化更为敏感的被动短波红外探测,再到以甲烷遥感激光雷达任务(MERLIN)为代表的主动型探测,CH4探测传感器空间分辨率提升至5~10 km,探测精度提升至10×10-9以内,并朝着高时空分辨率、高精度和连续观测一体化的目标不断发展;然后,对各类传感器不同算法的原理、适用条件和反演精度等进行归纳总结,其中精度最高、应用最为广泛的全物理算法的反演精度已达到了0.3%;最后,结合大气CH4卫星遥感发展现状与双碳目标的战略需求,对CH4卫星遥感和反演研究的发展趋势进行总结与分析,旨在为我国大气CH4卫星遥感体系建设提供一定的参考。

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