美国宇航局碳监测卫星传回首张图像

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来自OCO-2 的数据显示了10 月1 日至11 月11日的大气二氧化碳浓度。图片来源：NASA

本报讯 美国宇航局（NASA）的碳监测卫星日前顺利通过其发射后的检测，并正在向地球传回高质量的数据。然而为了实现这一切，科学家已经作出一些必要的调整。在“轨道碳观测者2号”（OCO-2）卫星于今年7月发射升空后，NASA曾不得不克服这架探测器在设计上的一个被忽略了10年的关键问题。

关于这颗卫星状况的新闻来自于12月18日——在美国地球物理学会于加利福尼亚州旧金山市召开的一次情况通报会上，OCO-2的科学家公布了来自这架探测器的第一张图像。项目助理科学家、帕萨迪纳市NASA下属喷气推进实验室（JPL）的Annmarie Eldering表示：“这一成绩以及该项目的前景令人惊讶。”

OCO-2是美国第一个用于监测地球大气二氧化碳水平的航天器，该项目将为人类提供一个新的全球观测工具，这一工具将显著提升人类对二氧化碳的观测水平。该任务将提供迄今最详细的关于二氧化碳自然来源和地球表面从大气中吸收二氧化碳的信息，并研究这些“源”和“汇”在全球的分布情况以及未来变化趋势。

研究人员将把OCO-2所获数据与通过地面观察站、飞机以及其他卫星所获数据结合分析，并把新数据引入计算机模型，以了解人类活动和自然界排放二氧化碳以及自然界吸收二氧化碳等方面情况的更完整信息。

OCO-2数据的到来花费了相当长的时间——该项目的科学家与工程师仿佛刚刚坐了一次过山车。

早在2009年，一次火箭发射失败让“轨道碳观测者”卫星折戟沉沙，这也宣告科学家关于碳绘图探测器的第一次尝试以失败告终。那一次失败缘于运载火箭的技术故障，这几乎让为此准备了数载的大气二氧化碳研究人员悲痛欲绝。NASA的OCO-2项目主管Ralph Basilio之前曾在6月12日举行的一次吹风会上表示：“原始的OCO计划的完全损失让人心碎。”

其替代品——OCO-2终于在今年成功发射。然而当JPL开启其主设备（3台测量地表太阳光反射的光谱分析仪）后，研究人员发现OCO-2的数据中存在一个问题。他们最终确定，该问题是由在一种操作模式期间减少进入设备的光量的一个设计上的瑕疵所导致的。

OCO-2项目科学小组负责人、JPL的David Crisp表示，这一问题可以回溯到2004年，并且在测试过程中从未被发现。他说：“这是一个愚蠢的错误。不免让仪器设计师和我感到非常尴尬。”

研究人员迅速给出了一个修补方案，包括让探测器倾斜30度，从而调整进入设备的光量。他们在3周内测试并验证了这一解决方案。Crisp说，OCO-2如今已经能够像最初设计的那样运行了。

OCO-2的目标在于以足够的精度测量大气中的二氧化碳浓度，从而帮助确定人类活动以及自然系统如何对温室气体的排放和吸收造成影响。它比类似的探测器——例如2009年发射的日本的温室气体观测卫星（GOSAT）——具有更高的分辨率。

OCO-2研究团队目前仍在评估其初始数据，并计划于2015年3月发布其首批二氧化碳观测数据。但在上周，研究人员发布的图像显示了该卫星最初几个月的观测结果。

由OCO-2的数据绘制的第一幅全球图像显示了澳大利亚北部、非洲南部以及巴西东部具有最高的二氧化碳峰值。

OCO-2研究团队推测，非洲的高浓度二氧化碳来自于燃烧的稀树草原和森林。而北美洲、欧洲与中国的二氧化碳浓度升高则可能与人类活动有关，例如发电厂燃烧的化石燃料。

这些以及其他人类活动正在每年向大气中排放400亿吨二氧化碳，从而使得温室气体的浓度已经高于数百万年来的水平。其中只有一半的二氧化碳停留在大气中，其余的温室气体则被海洋与植被所吸收。

科学家们迫切想要知道这些二氧化碳到底去了哪里，以及自然系统是否已经失去了吸收一些污染物的能力。

人们对于利用NASA的项目所收集的信息帮助解释其中一些问题抱有很大的信心。加利福尼亚大学伯克利分校大气科学家Inez Fung表示，对于二氧化碳的测量而言，“OCO-2是天空中最锐利的一双眼睛”。

NASA计划共发射6颗类似的地球监测卫星，这种卫星每99分钟绕地球运行一周，6颗卫星可实现对地球的全面同步观测。OCO-2的设计工作年限为至少2年，是这一系列卫星的第一颗。（赵熙熙）

《中国科学报》 (2014-12-22 第2版国际)