美碳监测卫星传回首张图像

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。资料来源:美国航天局

几天前，美国宇航局的碳监测卫星成功通过了发射后测试，并向地球发回了高质量的数据。然而，为了实现这一切，科学家们做了一些必要的调整。今年7月发射OCO-2卫星后，美国宇航局不得不克服探测器设计中的一个关键问题，这个问题已经被忽视了10年。

12月18日，卫星状况的消息传来——在加利福尼亚旧金山举行的美国地球物理学会简报会上，OCO-2科学家发布了探测器的第一张图像。位于帕萨迪纳的美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)的助理项目科学家安妮·玛丽·埃尔德林说:“这个成就和这个项目的前景是惊人的。”

OCO-2是第一个监测地球大气中二氧化碳水平的美国航天器。该项目将为人类提供一种新的全球观测工具，这将大大提高人类对二氧化碳的观测水平。该任务将提供迄今为止关于二氧化碳的自然来源和地球表面从大气中吸收二氧化碳的最详细的信息，并研究这些“来源”和“汇”的全球分布及其未来趋势。

研究人员将把OCO-2数据与从地面观测站、飞机和其他卫星获得的数据结合起来，分析新数据并将其引入计算机模型，以了解关于人类活动、自然界二氧化碳排放和自然界二氧化碳吸收的更完整的信息。

OCO-2数据的到来花费了相当长的时间——这个项目的科学家和工程师似乎刚刚经历了一次过山车。

早在2009年，一次失败的火箭发射导致轨道碳观测卫星坍塌并下沉，这也宣告了科学家对碳绘图探测器的首次尝试以失败告终。这次失败是由于运载火箭的技术故障，这几乎伤了准备了几年的大气二氧化碳研究人员的心。美国国家航空航天局OCO-2项目主任拉尔夫·巴西利奥在6月12日的一次简报会上说:“原始OCO项目的彻底失败令人心碎。”

它的替代品OCO-2终于在今年成功发射。然而，当JPL打开它的主要设备(3台光谱分析仪用于测量表面太阳光的反射)时，研究人员在OCO-2数据中发现了一个问题。他们最终确定这个问题是由一个设计缺陷造成的，该缺陷减少了在一种操作模式下进入设备的光量。

JPL的大卫·克里斯普是OCO-2项目科学小组的负责人，他说这个问题可以追溯到2004年，并且在测试中从未被发现。他说:“这是一个愚蠢的错误。这对仪器设计师和我来说都很尴尬。”

研究人员很快想出了一个修复方案，包括将探测器倾斜30度，以调整进入设备的光量。他们在3周内测试并验证了解决方案。克里斯普说OCO-2现在可以像最初设计的那样工作了。

OCO-2旨在以足够的精确度测量大气中二氧化碳的浓度，以帮助确定人类活动和自然系统如何影响温室气体的排放和吸收。它的分辨率高于类似的探测器，如2009年发射的日本温室气体观测卫星(gosat)。

OCO-2研究小组仍在评估其初始数据，并计划在2015年3月发布第一批二氧化碳观测数据。但是上周，研究人员发布了显示卫星在最初几个月观察到的图像。

从OCO-2数据中提取的第一幅全球图像显示，澳大利亚北部、南部非洲和巴西东部的二氧化碳峰值最高。

OCO-2研究小组推测，非洲高浓度的二氧化碳来自燃烧的热带大草原和森林。北美、欧洲和中国二氧化碳浓度的上升可能与人类活动有关，比如发电厂燃烧的化石燃料。

这些活动和其他人类活动每年向大气中释放400亿吨二氧化碳，从而使温室气体浓度超过数百万年。只有一半的二氧化碳留在大气中，其余的温室气体被海洋和植被吸收。

科学家们渴望知道二氧化碳去了哪里，以及自然系统是否已经失去了吸收某些污染物的能力。

人们对利用美国宇航局项目收集的信息来帮助解释这些问题有很大的信心。加州大学伯克利分校的大气科学家伊内兹·冯(Inez Fung)说，“OCO-2是天空中测量二氧化碳最锐利的一双眼睛”。

美国宇航局计划发射总共6颗类似的地球监测卫星。卫星每99分钟绕地球一周，6颗卫星可实现对地球的综合同步观测。OCO-2是设计工作寿命至少为2年的一系列卫星中的第一颗。(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2014-12-22第二版国际版)

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