清晨,浙南林海薄雾氤氲。这片广袤的绿色,曾经只能被形容为“风景优美”,如今却被一双双来自太空的“眼睛”精确丈量着每棵树的高度、每片林的碳储量、每年新增的碳汇量。这背后,是五院508所卫星数据应用团队的默默耕耘。他们正以卫星为眼、以数据为笔,让每一片森林的碳汇价值被计算得清清楚楚,让“绿水青山”的生态价值有了实实在在的体现。
2020年,我国明确提出“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”目标。实现“双碳”,一头靠减排,一头靠增汇。所谓增汇即增加碳汇,是指通过各种措施增强森林、草原等生态系统吸收并储存二氧化碳的能力。 过去,“算碳汇”主要靠“两条腿”——调查人员背着仪器进山,一棵树、一棵树地测量,几十个人耗时数月,得出的还只是有限样方的推算数据。数据滞后、覆盖面窄,远远无法满足地方政府碳汇管理需求,相关管理部门迫切需要可量化的数据作为生态评估和监测的抓手。 如今,技术的发展为“算碳汇”提供了更好的方案——遥感卫星相机的分辨率早已突破亚米级,专门用于碳监测的“句芒号”卫星更是能提供森林树高、生物量、碳储量等关键参数信息。与地面监测“以点带面”的局限相比,卫星遥感覆盖范围大、更新频率高,可实现全域监测,在碳汇监测领域具有天然优势。 国家有战略、地方有需求、技术有条件,508所抓住发展机遇,将碳汇监测作为空间信息技术赋能绿色发展的重点方向,先后在浙江省、湖南省等地开展7个应用示范项目,积极参与标准体系构建,开启了一场“星瞰青山、碳汇金山”的探索之路。 从卫星数据到碳汇数字,不是简单地“拍张照、算个数”,摆在508所卫星数据应用团队面前的是一系列的技术难关。 第一道难关,是让不同卫星“说同一种语言”。起初,用户对碳汇监测提出了“周尺度”的高频需求,但实现起来并不容易。以浙江省为例,每年5月到9月为梅雨季节,云雨天气让光学卫星拍到的常常是“一片白”。更何况,卫星资源有限,很难保证每个星期覆盖拍摄同一地区。怎么办?团队攻克了时空谱多源遥感处理技术,把光学、雷达等多个遥感卫星监测的数据进行处理和整合,使它们在时间、空间、光谱维度上统一标准,让不同卫星“协同作战”。 第二道难关,是让数据“算得准”。数据有了,怎么把数据变成用户需要的参数?为此,团队攻克了主被动协同植被参数、区域碳汇评估等定量遥感反演技术,构建了“结构+光谱”协同反演、生态系统过程与遥感数据同化、耦合生态系统模型和人工智能的区域碳汇估算等算法模型,并且通过不断迭代算法模型,使数据精度越来越高。 技术突破的终点是应用。碳汇算清楚了,真金白银才能跟着来。 在浙江丽水,碳汇交易平台上线了31宗碳汇产品,碳汇交易量2000余吨,交易金额24万元。“以前农民想搞碳汇交易,数据不全、估值难,只能看着资源‘睡大觉’。去年看到农户手里拿着分红,我觉得所有的工作都值得了。”团队成员陈前的这番话,道出了技术落地后的动人一幕。 与此同时,团队也在推动遥感碳汇监测技术进一步走向标准化、规范化:作为第二起草单位,参与编制了国家标准《城市生态系统综合评估指标体系及计算方法》,为全国城市生态评估提供了统一标尺;参与编制了浙江省级《森林植被碳储量计量监测规范》,将遥感反演纳入法定计量流程,对遥感数据分辨率、处理方法、精度验证都做出了明确规定,形成了可复制、可推广的技术方案与标准体系。“国家标准把技术流程、方法、公式、数据都规定好,让大家用同一套标准来评估,这样不同区域也可以对比。”陈前说。 从农户分红到政府治理,再到行业标准,碳汇数据正在打通“绿水青山”向“金山银山”转化的“最后一公里”。 碳汇监测方兴未艾,508所对未来有着清晰的规划。 方向之一,是从定制化服务走向共性产品。目前,508所提供的碳汇核算服务以定制化为主,虽然能满足单个用户的特定需求,但需求杂、成本高且难以规模化。后续,团队想把多年积累的技术能力和服务经验,打包成标准化的数据产品,让更多用户能够直接使用。 方向之二,是反哺卫星载荷设计,形成正向循环。过去,载荷研制更多是从“我能提供什么”出发,如今则要回答“用户需要什么”。在这几年“跑市场”的过程中,陈前有了一个感触:“用户不仅仅关注载荷指标——设多少个谱段、信噪比多少、分辨率多少,他们更关注自身需求能不能得到满足。而我们作为前端设计和后端需求的‘桥梁’,要把他们的需求‘翻译’成载荷设计的具体指标,反馈给做前端设计和论证的同事。”这种从应用端到设计端的正向反哺,正在让载荷研制更加贴近实际需求,也让遥感数据从源头就朝着“算得准”的方向优化。
在“双碳”目标下,碳汇可以像商品一样在碳交易市场上买卖:一个地区或企业如果自身减排空间有限,无法完成规定的减排任务,就可以向拥有富余碳汇指标的地区或企业购买指标来抵消自身排放。而保护了森林、贡献了碳汇的地区或企业,则通过出售这些指标获得经济回报。正是通过这样的市场交易机制,许多地方的“绿水青山”有了向“金山银山”转化的路径。而实现这一路径的前提是“知汇”——只有把碳汇家底算清楚,才能有效开展碳汇交易、精准实施生态补偿。
