Dieser Satellit kann als "Augen" und "Gehirn" für die Analyse von Kohlendioxidänderungen bezeichnet werden

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Yang Dongxu (Institut für Atmosphärenphysik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Anmerkung des Herausgebers: Um das Geheimnis der wissenschaftlichen und technologischen Arbeit zu lüften, hat Chinas Spitzentechnologieprojekt eine Artikelserie mit dem Titel „Ich und meine Forschung“ gestartet und Wissenschaftler dazu eingeladen, eigene Artikel zu schreiben, ihre wissenschaftlichen Forschungserfahrungen zu teilen und eine wissenschaftliche Welt zu schaffen. Folgen wir den Entdeckern an der Spitze von Wissenschaft und Technologie und begeben wir uns auf eine Reise voller Leidenschaft, Herausforderungen und Überraschungen.

Im riesigen Universum ist die Erde unser einziges Zuhause und ihre Gesundheit und Zukunft betrifft die gesamte Menschheit. Mit der Beschleunigung der Industrialisierung und dem starken Anstieg des Energieverbrauchs steigt die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre weiter an. Der Klimawandel ist zu einem globalen Problem geworden, das nicht ignoriert werden kann. Eine wirksame Reaktion ist zu einer Herausforderung für das Überleben der Gemeinschaft mit einer gemeinsamen Zukunft für die Menschheit geworden. Um diesen blauen Planeten zu schützen, erforschen und erfinden Wissenschaftler ihn ständig. Unter ihnen führen Kohlenstoffüberwachungssatelliten mit ihrer einzigartigen Perspektive und ihren präzisen Fähigkeiten einen beispiellosen „CT-Scan“ der Erdatmosphäre durch.

Am 22. Dezember 2016 um 3:22 Uhr startete mein Land vom Satellitenstartzentrum Jiuquan aus erfolgreich den wissenschaftlichen Experimentalsatelliten zur globalen Überwachung von Kohlendioxid mit der Trägerrakete Langer Marsch 2D ins All.

(Fotoquelle: Xinhuanet)

Satelliten zur Kohlenstoffüberwachung schweben in einer Höhe von zehntausend Metern in den Himmel. Sie erfassen mit ihren scharfen „Augen“ Veränderungen des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre und analysieren mit ihren intelligenten „Gehirnen“ die wissenschaftlichen Geheimnisse hinter den Daten.

Kohlenstoffüberwachung

Kurz gesagt ist die Kohlenstoffüberwachung ein wissenschaftliches und technologisches Mittel zur Überwachung der Konzentration von Treibhausgasen wie Kohlendioxid in der Atmosphäre in Echtzeit, um ihre Emissionen, Absorption und räumliche Verteilung zu verstehen.

Die Kohlenstoffüberwachung spielt bei den strategischen Zielen des „dualen Kohlenstoffs“ eine entscheidende Rolle. Da die durch menschliche Aktivitäten verursachten Kohlendioxid-Emissionen weiter zunehmen, ist der Klimawandel zu einer ernsthaften Herausforderung für die Welt geworden. Um diesen Trend zu verlangsamen und Anpassungsmöglichkeiten zu finden, müssen wir die zeitlichen und räumlichen Veränderungen des Kohlendioxids, die zugrunde liegenden Mechanismen und seine wissenschaftlichen Gesetze durch Kohlenstoffüberwachung verstehen. Dies liefert nicht nur solide Daten und eine wissenschaftliche Grundlage für die Erreichung der zukünftigen strategischen Ziele des „dualen Kohlenstoffs“, sondern ist auch der Schlüssel zur Förderung der Umgestaltung von Produktion und Lebensstil und zur Erreichung eines harmonischen Zusammenlebens zwischen Mensch und Natur.

Arbeitskarte für die Kohlenstoffsatellitensimulation

(Bildquelle: Microsatellite Innovation Institute der Chinesischen Akademie der Wissenschaften)

Derzeit gibt es zwei Hauptmethoden zur Kohlenstoffüberwachung. Eine davon ist die Bottom-up-Überwachung , bei der mikroskopische Prozesse (wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe, der Stromverbrauch usw.) schrittweise gesammelt und überwacht werden, um die gesamten Kohlenstoffemissionen oder Kohlenstoffsenken zu ermitteln. Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass die einzelnen Kohlenstoffprozesse transparent sind und die auf Abteilungsebene verbrauchte Kohlenstoff- oder Energiemenge direkt wiedergegeben werden kann.

Die andere ist die Top-Down-Überwachung . Im Vergleich dazu ist die Top-Down-Überwachungsmethode neuer und fortschrittlicher. Es überwacht die Veränderungen der Kohlendioxidmenge in der Atmosphäre und leitet daraus Quelle und Ziel der Kohlendioxidemissionen ab. Mit dieser Methode kann die Gesamtmenge der Emissionen zur Echtzeitüberwachung genau erfasst werden. Dadurch lässt sich nicht nur die räumliche Verteilung der Kohlendioxidemissionen aufzeigen, sondern auch eine wissenschaftliche Grundlage für eine präzise Kontrolle der Kohlendioxidemissionen schaffen.

Kohlenstoffüberwachungssatelliten ermöglichen eine Top-Down-Überwachung des Kohlenstoffs.

Von Nichts zu Etwas

Der China Carbon Satellite ist nach dem japanischen Satelliten GOSAT und dem US-Satelliten OCO-2 der dritte Satellit zur Überwachung von Treibhausgasen weltweit.

Warum muss mein Land einen Satelliten zur Kohlenstoffüberwachung starten, wenn es weltweit bereits zwei Satelliten zur Kohlenstoffüberwachung gibt?

Obwohl unser Satellit der dritte Satellit ist, wurden alle drei Satelliten im selben Zeitraum entwickelt. Während der Projektgründung und des Entwicklungsprozesses der Kohlenstoffüberwachungssatelliten meines Landes gab es keine ausgereiften Fälle, auf die man sich hätte beziehen können. Daher waren die technischen Ausgangspunkte dieser drei Satelliten ähnlich. Während des Entwicklungsprozesses haben wir den Fluss auch durch Betasten der Steine ​​überquert und Durchbrüche bei vielen Schlüsseltechnologien erzielt.

Der Hauptzweck der Entwicklung von Kohlenstoffüberwachungssatelliten in meinem Land besteht darin, einen Durchbruch in der Technologie der Kohlenstoffüberwachung im Weltraum zu erreichen und einen Prozess von 0 auf 1 und von nichts auf etwas zu erreichen. Der Start dieses Satelliten stellt für unser Land einen wichtigen Fortschritt im Bereich der Kohlenstoffüberwachung dar.

Satellitendarstellung des wissenschaftlichen Experiments zur globalen Überwachung von Kohlendioxid

(Bildquelle: Institut für Atmosphärenphysik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Der Einfluss von Aerosolen und Wolken auf die Genauigkeit der Kohlendioxidüberwachung wurde bereits zu Beginn der Entwicklung umfassend berücksichtigt. Um die Überwachungsgenauigkeit zu verbessern, ist dieser Satellit mit mehreren Nutzlasten ausgestattet. Verglichen mit dem japanischen Satelliten GOSAT und dem US-Satelliten OCO-2 hat der Kohlenstoffsatellit meines Landes viele technologische Durchbrüche erzielt und ist zu einem wichtigen Mitglied im internationalen Bereich der Kohlenstoffüberwachung geworden.

Durch jahrelangen Betrieb und wissenschaftliche Experimente hat der Kohlenstoffsatellit meines Landes viele wichtige Ergebnisse erzielt. Zum ersten Mal wurden Daten zur Verteilung der weltweiten Kohlendioxidkonzentration gewonnen und die Verteilung der weltweiten Kohlenstoffemissionen und Kohlenstoffsenken erfolgreich überwacht. Darüber hinaus hat der Kohlenstoffsatellit meines Landes erstmals die Kohlenstoffemissionen in chinesischen und internationalen Städten überwacht und so wertvolle Daten für die globale Klimaforschung bereitgestellt.

Streben Sie nach Exzellenz

Der Kohlenstoffüberwachungssatellit meines Landes berechnet den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre, indem er das Absorptionsspektrum von Kohlendioxid in der Atmosphäre überwacht. Da die Verteilung von Kohlendioxid in der Atmosphäre ungleichmäßig ist, ist es notwendig, die Quelle des Kohlendioxids mithilfe von Methoden der atmosphärischen Inversion und atmosphärischen Transportmodellen weiter zu verfolgen.

Die Umlaufbahn des Kohlenstoffüberwachungssatelliten beträgt etwa 700 Kilometer über dem Boden. Indem wir die Veränderungen des atmosphärischen Kohlendioxids in dieser Höhe überwachen, können wir den Datenfehler außerdem auf 0,5 % reduzieren. Wir haben uns große Mühe gegeben.

Um die Genauigkeit der Überwachungsdaten sicherzustellen, haben wir sowohl Hardware als auch Software sorgfältig entwickelt und optimiert. Satelliten zur Kohlenstoffüberwachung müssen über langfristige und stabile Beobachtungsmöglichkeiten verfügen und in der Lage sein, das Absorptionsspektrum von Kohlendioxid mit hoher Präzision zu bestimmen. Gleichzeitig muss das Softwaresystem auch die Auswirkungen von Faktoren wie Sonneneinstrahlung, Atmosphäre und Oberfläche auf die Überwachungsdaten vollständig berücksichtigen, um die Extraktion hochpräziser Kohlendioxiddateninformationen zu gewährleisten. Darüber hinaus sind Kalibrierung und Überprüfung des Bodensystems ebenfalls wichtige Schritte zur Gewährleistung der Überwachungsgenauigkeit.

Die von Kohlenstoffüberwachungssatelliten beobachteten Rohsignale müssen mehrere Schritte wie Positionierung und Kalibrierung durchlaufen, bevor sie in Informationen zum Kohlendioxidgehalt umgewandelt werden können. Darüber hinaus sind Assimilationsinversionsberechnungen erforderlich, um Daten zu Kohlenstoffemissionen abzuleiten.

Diese Daten sind von großer Bedeutung für die Beurteilung des aktuellen Stands der weltweiten Kohlendioxidemissionen, die Analyse historischer Trends und die Vorhersage künftiger Veränderungen. Gleichzeitig liefern sie eine starke Datengrundlage für die Formulierung wissenschaftlich fundierter und sinnvoller Strategien zur Emissionsreduzierung und zur Förderung einer grünen und kohlenstoffarmen Entwicklung.

Abschluss

Als technologischer Vorreiter bei der Bekämpfung des globalen Klimawandels helfen uns Kohlenstoffüberwachungssatelliten durch ihre präzise Überwachung und wissenschaftliche Analyse, die Veränderungen des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre besser zu verstehen. Darüber hinaus tragen sie mit ihrer Weisheit und Stärke dazu bei, die „dualen Kohlenstoffziele“ zu erreichen und eine nachhaltige Entwicklung zu fördern.