中国碳卫星二氧化碳产品遥感探测精度验证研究

In order to get the global atmospheric carbon dioxide data, China launched the first Chinese carbon satellite (TanSat) on 22 Dec. 2016 and it is on orbit test now. Data validation study is very important for a better satellite products. In this project, the ground based FTIR observation in Beijing will be carried out to achieve the high quality solar spectrum based on the TCCON observation method. GFIT software from TCCON and PROFFIT software from IMK will be used for data processing to get the high precision CO2 data. The data from FTIR satation in Beijing and TCCON will be used for TanSat validation. The data from GOSAT and OCO will also be used for inter-calibration for TanSat data. The bias of TanSat product in different latitude, different climate zone and different land suaface will be evaluated. The sources of error for TanSat product will be explored, wihch will benifit the improvement of TanSat product.

2016年12月，我国成功发射了国内首颗全球二氧化碳观测卫星，目前正在开展在轨测试，旨在提供高精度的二氧化碳监测产品，因此开展产品的精度验证对后续的应用尤为重要。本项目计划在中国区开展自主地基傅里叶红外高光谱仪的观测，并利用国际二氧化碳总量观测网（TCCON）的数据处理软件GFIT和德国皇家气象研究所开发的PROFFIT软件开展本地化的数据处理研究，获取地基遥感高精度的二氧化碳遥感探测结果，利用该探测结果和TCCON的全球观测资料，对我国碳卫星的二氧化碳产品开展系统的真实性检验研究，揭示我国碳卫星在全球不同纬度带、不同气候区以及不同下垫面地区的观测误差及其可能的误差来源。同时利用国际同类碳卫星GOSAT和OCO的二氧化碳观测数据，开展对我国碳卫星观测数据的星-星交叉验证研究，揭示三颗碳卫星的二氧化碳探测数据的差异以及可能的原因，为提高我国碳卫星二氧化碳的探测精度提供科学依据。

2016年12月，我国成功发射了国内首颗全球二氧化碳观测卫星，旨在提供高精度的二氧化碳监测产品，因此开展产品的精度验证对后续的应用尤为重要。本项目的研究瞄准我国自主碳卫星的产品精度的验证开展了研究，取得的研究结果如下：（1）针对中国的碳卫星，发展了一套DEEI的基于最优估计法的全物理XCO2反演方法；（2）开展了北京地区卫星目标观测模式数据的反演及验证；（3）建立了利用地基观测对卫星开展验证的“星-地”时空匹配验证方法；（4）建立了利用国际同类卫星开展验证的“星-星”交叉时空匹配验证方法；（5）使用全球地基TCCON观测站点开展了对我国自主碳卫星观测结果的验证；（6）在北京地区开展了地基高光谱的观测开展了对我国自主碳卫星目标观测结果的验证；（7）探索了便携式地基高光谱仪器的观测和数据处理方法，并且初步开展了对卫星产品的验证研究；（8）利用卫星长时间的观测数据分析研究了全球及中国区域大气二氧化碳的时空分布特征和长期变化规律。通过本项目的研究还建立了二十年的卫星全球大气二氧化碳的数据集，已经转化为国家对碳排放监测应用的业务中：（1）形成了2018、2019和2020年《中国温室气体公报》三期（见附件）；（2）形成了智库成果：遥感监测绿皮书《中国可持续发展遥感监测报告（2021）》中的第八章：中国温室气体遥感监测（见附件）；（3）研究结果为中国气象局温室气体和碳中和监测评估中心的碳同化模型提供了卫星遥感观测数据。本项目共发表学术研究论文14篇，培养毕业研究生5名。