叶函函,王先华,吴时超,李超,李志伟,施海亮,熊伟

(中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031)

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二氧化碳(CO2)是大气中主要的温室气体,对全球气候变化具有重要的影响。自工业时代以来,大气中CO2浓度已增长约30%,且保持着持续增长的趋势。国际权威机构“联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)”第五次评估报告肯定地指出,温室气体已成为自20世纪中期以来气候变暖的主要原因,气候变暖将引起海平面上升、热极端事件和强降水频发、全球受旱面积扩大等一系列的灾难[1]。准确掌握大气中CO2的含量及其变化,将可为气候变化的预测以及环境决策提供支持。

卫星观测具备全球覆盖和高采样频率的特点,可在全球尺度上对大气CO2开展广范围、长时间的持续监测。近年来大气CO2遥感卫星监测平台迅速发展,目前国内外已有多颗专用于大气CO2及其它温室气体探测的卫星,如日本的温室气体观测卫星GOSAT(Greenhouse gases observing satllite)、美国的OCO-2(Orbiting Carbon Observatory-2)、中国的碳卫星(TanSat)、风云3号卫星(FY-3D)和高分五号卫星(GF-5)等[2]。

搭载于GF-5上的温室气体探测仪GMI,采用新型的观测技术—空间外差干涉光谱技术获取超分辨率光谱,实现大气CO2和CH4的观测。空间外差干涉光谱技术于1990年由Harlander[3]首次提出,该技术利用静态光栅代替传统傅里叶光谱仪中的动镜,具有高通量、高光谱分辨率的优势,且结构紧凑稳定。其后中科院安光所开始研究空间外差光谱技术,并开发了基于空间外差光谱技术的大气温室气体探测仪,于2018年成功研制出大气主要温室气体探测仪GMI,搭载于GF-5卫星开始全球大气CO2和CH4的观测[4]。……