近日，国家航天局组织召开陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”投入使用仪式，标志着我国研制的世界首颗森林碳汇主被动联合观测的遥感卫星正式进入业务化应用新阶段。“句芒号”卫星的投入使用不仅开启了我国碳汇监测技术的新纪元，也为构建生态文明和推进“双碳”战略的实施开创了新局面。

“句芒号”卫星是十三五国家民用空间基础设施规划立项的科研卫星工程，是国家林草局作为牵头主用户的首颗卫星。“句芒号”卫星于2022年8月4日在我国太原卫星发射中心成功发射，搭载了多波束激光雷达、多角度多光谱相机、超光谱探测仪和偏振等载荷，可实现植被生物量、叶绿素荧光、气溶胶分布的高精度定量测量，为碳汇储量监测、生态资源详查、国家重大生态工程监测评价等方向提供高质量的遥感数据。

在推进国家“双碳”战略的关键阶段，“句芒号”卫星搭载了全球首个专为叶绿素荧光探测而设计的超光谱探测仪。叶绿素荧光是植物在太阳光照条件下，由光合中心发射出的光谱信号，能直接反映植物实际光合作用的动态变化，但其信号微弱，通常仅占反射辐射信号的1%到5%。通过创新性的光栅分光技术，“句芒号”超光谱探测仪能够精确捕捉到对人眼不可见的太阳光细微变化。同时，超光谱探测仪对地探测空间分辨率提升至300米，大幅超越国际主流叶绿素荧光产品空间分辨率（数公里），这一突破性技术极大地提升了其精细制图的潜力。叶绿素荧光高精度反演成为“句芒号”卫星执行高精度碳汇监测任务的核心环节，将为国家“双碳”战略的实施提供关键科技支撑和数据保障。

图1 陆地生态系统碳监测卫星模拟图

南京大学国际地球系统科学研究所章钊颖助理教授和张永光教授团队与国家林业和草原局林草调查规划院成功合作，充分利用“句芒号”卫星的超光谱载荷优势，建立了一套专门针对超光谱载荷特点的叶绿素荧光反演系统，改进了已有卫星叶绿素荧光反演算法，设计并实施了“空天地”一体化联合试验方案对其进行精度验证。面对当前“句芒号”数据中存在的空间不连续性问题，发展了叶绿素荧光数据时空重构技术，研发荧光到总初级生产力的估算模型，首次生产了以海南岛和塞罕坝地区为示范区的植被叶绿素荧光和总初级生产力卫星遥感产品。叶绿素荧光探测技术的重大突破为全球植被碳汇监测和生态研究开辟了新道路，不仅有利于我国碳中和政策的制定与实施效果的评估，还使我国在建立国际碳汇计量标准、分配国际减排责任以及掌握国际碳交易主导权等方面发挥关键战略优势。

图2 海南岛地区叶绿素荧光反演空间分布图

图3 海南岛地区时空连续叶绿素荧光空间分布图

图4 2023年9月1日上午11:10句芒号过境塞罕坝区域及有人机飞行航线

图5 2023年8月23日至9月2日塔基和无人机观测实验