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随着大气探测和模型模拟技术的飞速发展，通过大气二氧化碳浓度观测溯源碳排放的方法，被认为是评估温室气体减排成果的有效方法。年12月22日，我国发射首颗二氧化碳观测科学实验卫星TanSat，成为全球第3个可提供碳卫星数据的国家。
监测全球CO2浓度，观测和模拟同时进行
碳卫星，全称“全球二氧化碳监测科学实验卫星”。运用大气二氧化碳浓度测量法监测全球CO2浓度，依赖于观测和模拟的同时进行，旨在应对全球气候变化、监测全球二氧化碳浓度分布情况。
在观测方面，卫星遥感由于特殊的观测地点和方式，可以在二氧化碳全球观测中发挥较大作用，特别是在全球覆盖高分辨率的观测上，能够做到看得广、看得清；而模拟则主要是通过大气输送模型，利用高性能计算机，模拟出大气二氧化碳传输过程和每一个时刻、每一个地方大气二氧化碳的含量，并与卫星观测协调一致，得到一个最接近真实的碳通量数值。
搭载特制“千里眼”，提供重要数据支撑
目前，全球二氧化碳地面观测站点总共仅有数百个，难以满足监测需求。碳卫星在一定程度上为这个问题提供了解决方案，它可以获取覆盖全球的二氧化碳监测数据。
从厚厚包裹着地球的大气层中，识别出哪些气体是二氧化碳，还要画出一张张“动态图”——在我国发射的碳卫星上，搭载了特制的“千里眼”。
在TanSat碳卫星上，搭载了一台高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪。这台探测仪的工作原理，是在可见光和近红外谱段，利用分子吸收谱线探测二氧化碳浓度，准确、实时掌握全球大气中二氧化碳的浓度变化。碳卫星每天绕地球飞行约14圈，探测宽度20千米。在绕地球两极运行的过程中获取全球二氧化碳浓度信息，以准确展示人类活动与自然体系是如何排放和吸收这种温室气体的。
通过对全球柱浓度的序列分析，并借助数据同化系统的一系列模型计算，可推演出全球CO2的通量变化（单位时间通过单位面积的CO2总量），这正是碳循环研究的核心数据基础。
对比碳卫星传回的数据，可计算出世界不同地区二氧化碳水平情况
除此之外，碳卫星还搭载了另一件“利器”——多谱段的云与气溶胶偏振成像仪。这台成像仪可以测量云、大气颗粒物等辅助信息，为科学家精确反向推演二氧化碳浓度剔除干扰因素，还可以帮助气象学家提高天气预报的准确性，并为研究PM2.5等大气污染成因提供重要数据支撑。碳卫星数据每天更新。用户可以按照日期和区域定制和下载碳卫星的全球数据。
首幅中国碳卫星大气二氧化碳全球分布图
通过不断重复观测，碳卫星能够提供完整的全球二氧化碳分布图
作为一颗标准的近极地太阳同步卫星，碳卫星每天在距地球公里高度的轨道上空围着地球南北两极绕圈飞行，一天能跑14圈到15圈。碳卫星上的全球二氧化碳监测仪每轨能收集到轨道东西向20公里范围内的地球大气高光谱分辨率信息。如此算下来，碳卫星一天所能获取的数据为（14到15）×20公里范围，即大约公里的覆盖区域。而地球赤道的周长约公里，从理论上说，如果拿到天左右、条轨道的观测数据，就能获取一张无缝隙全球覆盖的二氧化碳监测图。
△中国碳卫星首幅全球二氧化碳分布图
年9月，首幅全球二氧化碳分布图问世，平均精度达到2.11ppm。由全球二氧化碳分布图可看出，春季由于人为排放形成的北半球二氧化碳浓度高、南半球浓度低的特征；对比年4月和年7月分布图，清晰地显示出由春入夏北半球二氧化碳浓度降低的趋势，表明了生态系统随季节变化的“固碳”作用；分布图也反映出人类活动频繁地区二氧化碳浓度高的现象。
全球碳通量数据集
中国碳卫星（TanSat）监测全球碳源汇示意图
年8月15日，来自中国科学院大气物理研究所等单位的研究人员利用先进的碳通量计算系统，基于我国第一颗全球二氧化碳监测科学实验卫星中国碳卫星的大气二氧化碳含量观测数据，获取了中国碳卫星首个全球碳通量数据集。这是一个里程碑式的结果，标志着我国具备了全球碳收支的空间定量监测能力，是国际上继日本、美国之后的第三个具备该技术的国家。
全球盘点有助于了解二氧化碳减排、增汇等行动对气候变化趋势的影响，卫星遥感将在全球统一、无偏差的碳收支核算中发挥重大作用。
中国的碳卫星是我国第一代温室气体监测专用卫星，是继日本和美国之后的第三颗全球“嗅碳”卫星。它的成功研制，实现了空间温室气体高精度监测的从无到有，后续在轨稳定运行，将填补我国在温室气体检测方面的技术空白，其成果对我国掌握全球变暖的变化规律和全球碳排放分布，提高我国在应对全球气候变化的国际话语权等方面具有重要意义。
未来，我国将以碳卫星的研究成果为基础，研发新一代的温室气体监测卫星，服务于全球和我国双碳目标的实现。
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