近日，中国科学院空天信息创新研究院（空天院）遥感卫星应用国家工程研究中心研究人员在温室气体柱浓度遥感监测领域取得突破，构建了一种基于多源卫星气溶胶产品约束的二氧化碳全物理遥感反演优化模型，有效提升了气溶胶污染背景下（光学厚度大于等于0.25）的反演精度，增强对人为碳排放的认知水平。
近年来，超光谱遥感技术的快速发展为准确量化人为碳排放提供了一种独立客观的技术手段。然而，人为源碳排放高值区域通常伴随着大量气溶胶颗粒物的排放，气溶胶散射效应显著影响卫星二氧化碳柱浓度遥感反演质量，导致这些区域的高质量产品数据量不足，限制了人为碳排放监测的准确性。已有研究发现，在全球70个大型城市中，轨道碳观测卫星-2（OCO-2）二氧化碳柱浓度高质量产品仅占观测数据的17%。
为此，研究团队基于地面观测网数据融合多源卫星遥感气溶胶产品，提升了人为源碳排放区域气溶胶散射效应表征能力，构建了气溶胶污染背景下的二氧化碳全物理遥感反演优化模型（图1）。
结果表明，气溶胶污染背景下，构建的模型二氧化碳柱浓度遥感反演精度达到1.68 ppm（图2），将点源最小可探测排放阈值降低为550 MgCO₂/hr（1.5m/s风速条件下）。以燃煤电厂为例，相对于OCO-2碳卫星产品，全球可监测的电厂数量提升39%（图3）。
研究人员将模型应用于京津冀区域二氧化碳柱浓度遥感监测，并选用全球总碳柱观测网（TCCON）站点-香河站定量评估模型在该区域的适用性。结果表明，该模型在高质量产品数量上相对于OCO-2官方产品提升了15%（图4）。图5显示了气溶胶污染背景下（光学厚度为0.43）京津冀区域的二氧化碳柱浓度空间分布情况，与OCO-2碳卫星产品相比，精度提升了28%，高质量监测产品数量增加了39%。
该研究模型可有效提升气溶胶污染背景下二氧化碳柱浓度遥感反演精度和数据量，增强对人为碳排放的监测与认知能力，推动卫星遥感数据的高质量应用，为污碳协同控制及全球碳盘点提供可靠的数据和技术支撑。
上述成果以“Improving XCO2 Retrieval Under High Aerosol Loads with Fused Satellite Aerosol Data: Advancing Understanding of Anthropogenic Emissions”为题，发表于遥感领域顶级期刊《ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing》。空天院博士生朱浩为第一作者，研究员程天海为通讯作者。研究工作得到国家重点研发项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2025.03.009
图1 模型技术路线图
图2 气溶胶污染背景下构建模型反演结果精度
图3 (a) 不同风速下OCO-2官方算法与构建模型结果精度对应的点源最小可探测排放量；(b)和(c)表示两种反演结果的全球可监测燃煤电厂数量（1.5m/s风速条件下）
图4 2019-2021年香河站处构建模型反演结果与官方产品对比
（蓝色方框标示构建模型相较OCO-2官方产品增加的反演数据）
图5 2020年2月11日 OCO-2官方产品与构建模型反演结果的空间分布对比
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