陳衛(wèi)標(biāo)，劉繼橋，侯 霞，臧華國(guó)，馬秀華，萬(wàn) 淵，竹孝鵬

（1.中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所 中科院空間激光信息傳輸與探測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201800；2.中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所 航天激光工程部，上海 201800）

0 引言

2013 年霧霾天氣頻發(fā)，在此背景下國(guó)務(wù)院在2013 年9 月發(fā)布了“大氣十條”行動(dòng)計(jì)劃，目標(biāo)是經(jīng)過(guò)5 年努力實(shí)現(xiàn)全國(guó)空氣質(zhì)量總體改善，重污染天氣較大幅度減少［1］。衛(wèi)星是獲取全球空氣質(zhì)量的重要手段，一般通過(guò)成像光譜儀獲取可見光大氣光學(xué)厚度來(lái)評(píng)估空氣質(zhì)量。由于衛(wèi)星被動(dòng)遙感設(shè)備不能分層，光譜圖像中不能有效區(qū)分云和氣溶膠光學(xué)厚度，因此獲得的大氣光學(xué)厚度同PM2.5相關(guān)性低，容易造成誤報(bào)。星載激光雷達(dá)可以獲取全球氣溶膠和云的垂直廓線［2-4］，有效剔除云的干擾，獲取精確的氣溶膠光學(xué)厚度，從而提高空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)精度。同時(shí)激光雷達(dá)獲取的氣溶膠廓線，結(jié)合被動(dòng)遙感載荷數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步提高被動(dòng)載荷空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的精度。

目前全球大氣溫度相對(duì)工業(yè)革命前升溫約1.1 ℃，全球變暖已是實(shí)事。大氣CO2是引起溫室效應(yīng)的主要溫室氣體，在全球氣候變化中扮演重要作用，過(guò)去60 年全球主要溫室氣體CO2濃度增加約30%。對(duì)于全球氣候變化影響重要的大氣環(huán)境要素就是溫室氣體CO2和CH4，以及大氣氣溶膠和云，其中CO2和CH4是全球變暖最主要的溫室氣體［5］。星載全球CO2濃度探測(cè)，被認(rèn)為是量化局部CO2源和匯的有效方法，可更好地理解碳循環(huán)不同成分之間的聯(lián)系。高精度測(cè)量全球溫室氣體濃度分布，獲取大范圍區(qū)域碳排放，是自上而下校核各國(guó)溫室氣體排放量的重要手段。全球溫室氣體衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)主要包括被動(dòng)和主動(dòng)方法，被動(dòng)衛(wèi)星容易受云和氣溶膠的干擾，有效數(shù)據(jù)全球覆蓋約5%～10%［6-7］，測(cè)量精度相對(duì)較低（（2～4）×10-6）。溫室氣體主動(dòng)監(jiān)測(cè)的星載激光雷達(dá)，穿過(guò)云的幾率高，基本不受氣溶膠影響，因此有效數(shù)據(jù)全球覆蓋率超80%，最有希望實(shí)現(xiàn)全球CO2柱濃度1×10-6高精度測(cè)量。

國(guó)際上全球氣溶膠廓線的激光雷達(dá)探測(cè)，最有代表性的是美國(guó)航空航天局（NASA）在2006 年發(fā)射的CALIPSO（Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations）衛(wèi)星大氣探測(cè)激光雷達(dá)CALIOP（Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization）［8］，目前已經(jīng)在軌工作16 a，證明了星載激光雷達(dá)在軌長(zhǎng)壽命和高可靠的工作能力。在2022 年的國(guó)際激光雷達(dá)會(huì)議上，NASA 的科學(xué)家宣布由于衛(wèi)星和載荷性能下降，計(jì)劃2023 年下半年關(guān)機(jī)，從而結(jié)束使命。在后續(xù)的規(guī)劃中，NASA 計(jì)劃在2028 年發(fā)射后向散射激光雷達(dá)，2030 年發(fā)射高光譜探測(cè)激光雷達(dá)（High Spectrum Resolution Lidar，HSRL）。歐空局首個(gè)氣溶膠和云探測(cè)激光雷達(dá)ATLID（ATmospheric LIDar）計(jì)劃2024 年發(fā)射，采用了355 nm 發(fā)射激光和高光譜探測(cè)體制［9］。

關(guān)于溫室氣體星載激光探測(cè)，2007 年美國(guó)NASA 地球科學(xué)觀測(cè)十年規(guī)劃中提出了全球CO2測(cè)量激光雷達(dá)衛(wèi)星ASCENDS（Active Sensing of CO2Emissions over Nights，Days，&Seasons）［10］，原計(jì)劃2016 年完成，目前推遲到2030 年以后。2009 年歐空局（European Space Agency，ESA）地球探測(cè)任務(wù)提出了全球CO2測(cè)量激光雷達(dá)衛(wèi)星A-SCOPE（Advanced Space Carbon and Climate Observation of Planet Earth）概念［11］，后來(lái)由于難度大被擱置。為了驗(yàn)證溫室氣體激光主動(dòng)遙感技術(shù)，德國(guó)宇航局同法國(guó)空間局合作，開展了全球溫室氣體CH4濃度測(cè)量星載激光雷達(dá)MERLIN（Methane Remote Sensing Lidar Mission）研制［12］，原計(jì)劃2019 年發(fā)射，目前發(fā)射計(jì)劃推遲到2027 年。

針對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣候變化研究重要需求，實(shí)現(xiàn)全球范圍空氣質(zhì)量（氣溶膠顆粒物濃度PM2.5）和主要溫室氣體CO2濃度高精度監(jiān)測(cè)，2017 年國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星（DQ-1 衛(wèi)星）啟動(dòng)衛(wèi)星工程研制。大氣探測(cè)激光雷達(dá)（Aerosol and Carbon Dioxide Detection Lidar，ACDL）是大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星主載荷，分系統(tǒng)主要任務(wù)是通過(guò)激光探測(cè)沿衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌跡探測(cè)全球大氣氣溶膠和云的高分辨垂直剖面，觀測(cè)大氣氣溶膠、云的光學(xué)特性，研究其在監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量及全球氣候變化中的影響及作用；全天時(shí)獲得衛(wèi)星軌跡方向全球大氣CO2柱濃度分布信息，為CO2源和匯的確定提供量化的科學(xué)數(shù)據(jù)［13］。大氣探測(cè)激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了國(guó)際創(chuàng)新跨越：國(guó)際首次星載激光雷達(dá)測(cè)量全球CO2濃度；國(guó)際首次星載激光高光譜探測(cè)體制測(cè)量全球氣溶膠和云的垂直廓線。本文主要介紹了DQ-1 衛(wèi)星大氣探測(cè)激光雷達(dá)的主要原理和組成、性能參數(shù)以及未來(lái)溫室氣體遙感發(fā)展的展望。

2 大氣激光雷達(dá)探測(cè)原理

DQ-1 衛(wèi)星大氣探測(cè)激光雷達(dá)采用高光譜探測(cè)技術(shù)測(cè)量大氣、氣溶膠和云光學(xué)特性參數(shù)［14-15］，采用路徑積分激光差分吸收技術(shù)測(cè)量CO2柱濃度［16］，在一套大氣探測(cè)激光雷達(dá)中集成了2 種不同原理的探測(cè)體制，實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境多參數(shù)同步測(cè)量。激光雷達(dá)發(fā)射532、1 064 和1 572 nm 三波長(zhǎng)雙脈沖激光，滿足氣溶膠云廓線以及CO2柱濃度同時(shí)測(cè)量需求。

對(duì)于CO2柱濃度測(cè)量，采用1 572 nm 脈沖激光積分路徑差分吸收激光雷達(dá)方法，使用雙波長(zhǎng)（λon、λoff分別對(duì)應(yīng)吸收線強(qiáng)的區(qū)域和吸收弱的區(qū)域）激光測(cè)量CO2柱濃度，如圖1 所示。2 個(gè)波長(zhǎng)的吸收截面σ 不同，通過(guò)兩波段脈沖激光吸收的差異獲得CO2柱濃度。為了保證長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性，獲取高精度觀測(cè)數(shù)據(jù)，λon和λoff均需鎖定在CO2吸收線上，其中λon脈沖激光頻率鎖定精度要求為0.6 MHz。

圖1 大氣探測(cè)激光雷達(dá)CO2柱濃度積分差分吸收探測(cè)原理Fig.1 Principle of CO2 column concentration measurement by the ACDL with the IPDA method

對(duì)于氣溶膠和云垂直廓線測(cè)量，分別采用激光雷達(dá)（532 nm）、高光譜分辨探測(cè)方法（532 nm）、雙波長(zhǎng)后向散射方法（1 064 nm）和偏振接收方法（532 nm），測(cè)量大氣氣溶膠、云的高垂直分辨和高精度的光學(xué)特性參數(shù)剖面，獲得的數(shù)據(jù)產(chǎn)品包括：氣溶膠消光系數(shù)剖面、散射系數(shù)剖面、激光雷達(dá)比、光學(xué)厚度、混合層高度、云頂高度和云的垂直廓線等重要的大氣環(huán)境參數(shù)。另外，結(jié)合地面氣象數(shù)據(jù)等輔助數(shù)據(jù)進(jìn)一步反演PM2.5濃度分布，同時(shí)給被動(dòng)觀測(cè)載荷提供混合層高度測(cè)量數(shù)據(jù)，主被動(dòng)結(jié)合提高被動(dòng)衛(wèi)星的PM2.5反演精度。激光雷達(dá)532 nm 高光譜探測(cè)，選取了碘分子濾波器，探測(cè)原理如圖2 所示，不用假定激光雷達(dá)比直接可以獲取氣溶膠的光學(xué)參數(shù)剖面，具有高的測(cè)量精度。而傳統(tǒng)的后向散射激光雷達(dá)，如CALIOP 激光雷達(dá)，需要假定全球不同區(qū)域的激光雷達(dá)比，反演氣溶膠誤差相對(duì)較大。通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化后，激光雷達(dá)532 nm 高光譜探測(cè)選取了碘分子的1110 吸收線［14］，同時(shí)發(fā)射的532 nm 脈沖激光頻率需要鎖定在碘分子吸收線上，長(zhǎng)期穩(wěn)定性要求小于10 MHz。

圖2 大氣探測(cè)激光雷達(dá)高光譜氣溶膠探測(cè)原理Fig.2 Principle of atmospheric aerosols measurement by the ACDL with the HSRL technique

3 激光雷達(dá)基本組成

激光雷達(dá)系統(tǒng)功能組成如圖3 所示，主要由光機(jī)頭部和電子學(xué)單機(jī)兩大部分組成。其中光機(jī)頭部主要包括激光發(fā)射源、接收望遠(yuǎn)鏡和接收光學(xué)單元等。激光雷達(dá)同時(shí)輸出三波長(zhǎng)（532 nm/1 064 nm/1 572 nm）激光，為單波束雙脈沖。雙頻參考機(jī)實(shí)現(xiàn)1 572 nm 和1 064 nm 的雙波段連續(xù)種子激光的穩(wěn)頻和鎖頻，而脈沖激光器發(fā)射激光頻率同種子激光頻率相對(duì)鎖定。發(fā)射激光經(jīng)過(guò)中繼鏡和終端擴(kuò)束鏡壓縮發(fā)散角后發(fā)射，同時(shí)部分發(fā)射1 572 nm 激光通過(guò)積分球接收由接收光學(xué)單元的1 572 nm 通道探測(cè)器接收［17］。激光雷達(dá)設(shè)計(jì)壽命8 a，按照要求可開機(jī)連續(xù)工作。

圖3 DQ-1 衛(wèi)星大氣探測(cè)激光雷達(dá)系統(tǒng)功能組成Fig.3 Schematic diagram of the ACDL for the DQ-1 satellite

激光雷達(dá)收發(fā)同軸，接收望遠(yuǎn)鏡同時(shí)接收三波長(zhǎng)激光的大氣氣溶膠、云及地面回波后向散射光，進(jìn)入接收光學(xué)單元。激光雷達(dá)在軌對(duì)發(fā)射光軸指向進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)收發(fā)光軸完全匹配，同時(shí)設(shè)計(jì)了視軸監(jiān)視單元對(duì)激光雷達(dá)發(fā)射光軸、接收光軸以及相對(duì)星敏感器光軸進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量［18］。接收光學(xué)單元，由1 572 nm 測(cè)量CO2通道、1 064 nm 氣溶膠和高程測(cè)量通道、532 nm 氣溶膠測(cè)量通道以及視軸監(jiān)測(cè)單元組成。532 nm 接收通道，包括高光譜探測(cè)通道、參考平行通道和垂直偏振通道。1 064 nm 通道，接收云和氣溶膠的回波信號(hào)，同時(shí)測(cè)量地面高程。

電子學(xué)單機(jī)包括主控電路箱、頭部電控箱、數(shù)采電路箱、溫控儀、激光器功放驅(qū)動(dòng)箱、100 V 電源配電器以及28 V 電源配電器組成，主要實(shí)現(xiàn)平臺(tái)通信控制、激光驅(qū)動(dòng)控制、探測(cè)供電、信號(hào)采集、溫度控制以及電源配電等。

激光雷達(dá)單機(jī)配置見表1，核心單機(jī)光機(jī)頭部模裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4 所示。通過(guò)復(fù)合材料的碳纖維結(jié)構(gòu)框架同衛(wèi)星基板連接，同時(shí)輻冷板安裝在光機(jī)頭部上對(duì)內(nèi)部的激光器進(jìn)行有效散熱。

表1 大氣探測(cè)激光雷達(dá)單機(jī)配置表Tab.1 Subsystem prototypes configured in the ACDL

圖4 激光雷達(dá)光機(jī)頭部設(shè)計(jì)模裝Fig.4 Opto-machine subsystem design of the ACDL

激光雷達(dá)主要技術(shù)參數(shù)見表2。激光雷達(dá)在軌根據(jù)任務(wù)要求，連續(xù)開機(jī)工作。主要工作模式包括待機(jī)模式、探測(cè)模式、定標(biāo)模式、在軌存儲(chǔ)模式以及在軌除氣模式。

表2 激光雷達(dá)系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)Tab.2 Main technical parameters of the ACDL

4 激光雷達(dá)載荷研制

4.1 激光雷達(dá)載荷硬件研制

激光雷達(dá)主要由光機(jī)頭部和8 臺(tái)電單機(jī)組成，其中光機(jī)頭部為激光雷達(dá)的核心單機(jī)。激光器是激光雷達(dá)光機(jī)頭部的核心子單機(jī)，要求發(fā)射單頻、窄線寬和長(zhǎng)期穩(wěn)頻的脈沖1 572 nm 和532 nm 激光，它們是實(shí)現(xiàn)CO2濃度1×10-6高精度探測(cè)以及高光譜氣溶膠探測(cè)的關(guān)鍵。為了滿足激光雷達(dá)精確探測(cè)需求，要求1 572 nm 的激光頻率穩(wěn)定性（rms）小于0.6 MHz，532 nm 激光頻率穩(wěn)定性（rms）小于10 MHz。激光器由雙頻參考機(jī)和三波長(zhǎng)脈沖激光器組成，雙頻參考機(jī)實(shí)現(xiàn)1 572 和1 064 nm 波段的單頻、穩(wěn)頻連續(xù)激光輸出，采用PDH 穩(wěn)頻技術(shù)分別將1 572 nm 波長(zhǎng)激光鎖定在CO2吸收線和碘分子吸收線［19-20］。1 572 nm 脈沖激光通過(guò)光學(xué)參量振蕩器（Optical Parametric Oscillator，OPO）和光學(xué)參量放大器（Optical Parametric Amplifier，OPA）實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)、雙脈沖和高能量激光輸出，其中脈沖激光器波長(zhǎng)同雙頻參考機(jī)1 572 nm 波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)頻率鎖定［21］，采用氣體吸收池對(duì)1 572 nm 脈沖激光光譜純度進(jìn)行了測(cè)試［22］。三波長(zhǎng)脈沖激光器的1 064 nm 脈沖激光器同雙頻參考機(jī)1 064 nm 連續(xù)激光實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)鎖定，倍頻后獲得532 nm 脈沖激光。最終，1 臺(tái)激光器同時(shí)實(shí)現(xiàn)532 nm、1 064 nm 和1 572 nm 三波長(zhǎng)脈沖激光輸出。

測(cè)試雙頻參考機(jī)1 572 nm 參考激光波長(zhǎng)的頻率穩(wěn)定性結(jié)果及其阿倫偏差如圖5 所示，10 000 s 的阿倫偏差小于30 kHz。對(duì)于1 064 nm 激光頻率穩(wěn)定性，受限于測(cè)試條件限制，采用高精度的波長(zhǎng)計(jì)（HighFinesse WS8）進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試3 h的波長(zhǎng)變化如圖6所示，頻率變化的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8 MHz@rms。

圖5 1 572 nm 單頻種子激光頻率穩(wěn)定性測(cè)試Fig.5 1 572 nm single frequency seeder frequency stability measurement

圖6 單頻1 064 nm 種子激光器頻率穩(wěn)定性測(cè)試Fig.6 Frequency stabilization measurement by the 1 064 nm seeder laser

1 572 nm 脈沖激光頻率穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖7所示，脈沖頻率穩(wěn)定性為0.4 MHz@rms，滿足0.6 MHz@rms 頻率穩(wěn)定性指標(biāo)要求。

圖7 1 572 nm 脈沖激光頻率穩(wěn)定性測(cè)試Fig.7 Frequency stabilization measurement by the 1 572 nm pulse laser

2021 年完成了激光雷達(dá)光機(jī)頭部正樣的研制，如圖8 所示，其中輻冷板安裝在激光雷達(dá)的框架上，主要對(duì)激光器進(jìn)行散熱。載荷正式發(fā)射前，開展了機(jī)載校飛試驗(yàn)，為星載數(shù)據(jù)反演提供了真實(shí)數(shù)據(jù)源，并驗(yàn)證了激光雷達(dá)大氣CO2柱濃度和氣溶膠的高精度測(cè)量能力［23-25］。

圖8 激光雷達(dá)光機(jī)頭部Fig.8 Opto-machine head of the ACDL

4.2 激光雷達(dá)CO2濃度測(cè)量實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)

對(duì)于星載CO2測(cè)量激光雷達(dá)，CO2柱濃度定標(biāo)很難在室外環(huán)境測(cè)試，同時(shí)高能量的激光雷達(dá)對(duì)于工作環(huán)境空氣潔凈度要求極高。為了解決實(shí)驗(yàn)室條件下激光雷達(dá)CO2濃度定標(biāo)難題，提出了基于CO2吸收池的激光雷達(dá)大氣CO2濃度測(cè)量定標(biāo)裝置和方法，為星載CO2激光雷達(dá)濃度測(cè)量精度實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)提供了新的解決方案。該定標(biāo)裝置利用帶光學(xué)窗的密封腔體充注不同濃度CO2的方式，來(lái)模擬整層大氣對(duì)星載激光CO2吸收過(guò)程。該項(xiàng)裝置成功為星載大氣探測(cè)激光雷達(dá)CO2柱濃度測(cè)量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)，證實(shí)了該激光雷達(dá)系統(tǒng)CO2柱狀濃度能夠?qū)崿F(xiàn)1×10-6的高測(cè)量精度［25-26］。激光雷達(dá)CO2濃度測(cè)量定標(biāo)裝置和測(cè)量定標(biāo)結(jié)果如圖9 和圖10所示。

圖9 激光雷達(dá)CO2濃度測(cè)量定標(biāo)裝置Fig.9 Schematic diagram of the ACDL calibration system

圖10 激光雷達(dá)CO2濃度測(cè)量定標(biāo)結(jié)果Fig.10 Calibration results of CO2 concentration obtained by the ACDL

5 激光雷達(dá)在軌遙感數(shù)據(jù)

大氣探測(cè)激光雷達(dá)國(guó)際首次采用高光譜激光探測(cè)技術(shù)，通過(guò)對(duì)大氣進(jìn)行分層“CT”掃描，實(shí)現(xiàn)全球氣溶膠光學(xué)參數(shù)、形狀和尺寸等垂直分布信息的精確獲取。衛(wèi)星穿過(guò)撒哈拉沙漠地區(qū)532 nm 波段氣溶膠衰減后向散射系數(shù)示例如圖11 所示，能清晰地看到氣溶膠和云的高分辨率垂直廓線，黃色為較強(qiáng)的氣溶膠垂直分布，南極高空云垂直分布也清晰可見。一整天約14.6 軌的白天和晚上沿軌方向全球CO2柱濃度分布如圖12 所示，可以看到星載激光雷達(dá)首次獲得全球晚上、首次獲取全球南北兩極的高精度CO2柱濃度數(shù)據(jù)。

圖11 激光雷達(dá)532 nm 波段氣溶膠衰減后向散射系數(shù)廓線遙感數(shù)據(jù)Fig.11 Attenuated backscatter coefficient profiles of aerosols obtained by the ACDL at 532 nm

圖12 激光雷達(dá)測(cè)量1 d 14.6 軌的CO2柱濃度分布Fig.12 CO2 column concentration distribution measured by the ACDL in one day

6 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與展望

DQ-1 衛(wèi)星大氣探測(cè)激光雷達(dá)國(guó)際首次實(shí)現(xiàn)了全球CO2柱線濃度全天時(shí)高精度測(cè)量，設(shè)計(jì)的50 km 分辨率重訪周期為51 d。高精度溫室氣體監(jiān)測(cè)（DQ-2）衛(wèi)星也裝載了同樣的大氣探測(cè)激光雷達(dá)載荷，計(jì)劃2024 年發(fā)射后同DQ-1 衛(wèi)星組網(wǎng)，組網(wǎng)后對(duì)于全球大氣觀測(cè)，時(shí)間分辨率提高了1 倍，50 km分辨率重訪周期約25 d。為進(jìn)一步提高全球觀測(cè)時(shí)間分辨率，設(shè)計(jì)5 顆組網(wǎng)衛(wèi)星將時(shí)間分辨率提高到10 d，更好地滿足全球CO2濃度高時(shí)頻和精確測(cè)量需求，更好地服務(wù)于國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略。

甲烷是CO2外的第二大溫室氣體，其對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)在全部溫室氣體中約占到30%，同時(shí)還是臭氧等重要污染氣體的前體。全球變暖導(dǎo)致的青藏高原冰凍圈縮小釋放甲烷，農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)的擴(kuò)大也加速了甲烷的排放，全球甲烷濃度的測(cè)量對(duì)于全球氣候變化研究非常重要，也是溫室氣體總排放量計(jì)算需要獲取的重要大氣成分，在“雙碳”戰(zhàn)略中也具有重要意義。未來(lái)的星載載荷有必要利用激光主動(dòng)遙感手段全天時(shí)、高精度的測(cè)量全球甲烷柱濃度。

針對(duì)多種主要溫室氣體全球高精度遙感，對(duì)于新一代環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，需要發(fā)展新型的溫室氣體探測(cè)激光雷達(dá)載荷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)全球CO2柱濃度和CH4柱濃度的高精度測(cè)量，將在全球氣候變化研究中發(fā)揮重要作用、產(chǎn)生重要影響。

7 結(jié)束語(yǔ)

大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星大氣探測(cè)激光雷達(dá)載荷于2022 年4 月16 日成功發(fā)射，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)全球高精度CO2濃度和氣溶膠聯(lián)合測(cè)量，為國(guó)際首個(gè)星載CO2探測(cè)激光雷達(dá)和首個(gè)高光譜氣溶膠探測(cè)激光雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)星載大氣環(huán)境遙感激光雷達(dá)的國(guó)際創(chuàng)新跨越。激光雷達(dá)在軌測(cè)試實(shí)現(xiàn)了高精度遙感數(shù)據(jù)反演，驗(yàn)證了CO2柱濃度測(cè)量精度優(yōu)于1×10-6，氣溶膠垂直廓線測(cè)量精度優(yōu)于20%、垂直分辨率優(yōu)于30 m。特別對(duì)于全球溫室氣體CO2濃度測(cè)量，首次獲得了晚上的全球CO2柱濃度，首次獲得南北兩極的CO2柱濃度，首次實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于1×10-6的精度，為全球碳源、碳匯估算提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，助力“雙碳”國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施。高精度的氣溶膠和云廓線數(shù)據(jù)將在氣象研究以及空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)和監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。今后將進(jìn)一步開展激光雷達(dá)星地對(duì)比測(cè)試，升級(jí)數(shù)據(jù)處理和反演方法，積極推進(jìn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品及其應(yīng)用研究，加強(qiáng)國(guó)際合作，擴(kuò)大數(shù)據(jù)產(chǎn)品國(guó)際影響力。