《大气环境监测卫星二氧化碳探测激光雷达研究进展及应用展望》

• 来源专题：光电信息技术
• 编译者： 王靖娴
• 发布时间：2025-10-26
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【内容概述】我国自2010年起开展星载二氧化探测方面的相关研究，陆续实现地基、机载IPDA激光雷达的研制与验证，精度已达1 pm以内。2022年，我国发射的大气环境监测卫星（DQ-1）搭载星载IPDA激光雷达，实现了CO2柱浓度的全球主动遥感观测，填补了高纬和夜间监测空白，标志着我国在该领域已处于领先地位。

  大气环境监测卫星二氧化碳探测激光雷达研究进展

  DQ-1星载IPDA激光雷达发射两个波长，称为online波长和offline波长。激光在所测光学路径上传输时，由于online波长的激光会被传输路径上的CO2分子强烈吸收，而offline波长的激光只是较弱的吸收，通过接收两个波长的回波信号最终反演得到该段传输路径上的CO2柱浓度数值。

  2022年4月16日DQ-1卫星发射入轨之后，为评估星载IPDA激光雷达XCO2反演精度与数据适用性，国内多家单位开展了星载IPDA激光雷达算法设计、数据处理及对比验证工作。开发了脉冲积分法（PIM）、信号滑动平均法（AVS）、DAOD滑动平均法（AVD）、粒子滤波算法（EPICSO）以及卡尔曼平滑算法（KS）等改进方法。评估结果表明，DQ-1与TCCON之间的总体偏差小于1 ppm，达到了星载IPDA激光雷达的设计指标。

  基于高精度的XCO2观测数据，多家单位开展了多项科学应用研究。各研究团队还开展了城市排放反演等研究，大大扩展了星载IPDA激光雷达XCO2数据的应用场景。随着地表XCO2数据应用的逐步深入，云顶XCO2数据的有效利用成为一大热点。南京信息大学研究团队分析了不同云类型云顶XCO2观测数据的数据质量，并比对了反演结果与被动遥感、模式数据之间的差异，表现出高度一致性。在此基础上，通过平衡边界层方法反演得到海洋CO2通量，并与多源海洋CO2通量数据集比对，结果显示具有较高的一致性。