如果一切按计划进行，美国国家航空航天局（NASA）将于7月1日尝试发射其首颗碳监测卫星——第二次尝试。
耗资4.65亿美元的轨道碳观测站2号（OCO-2）旨在收集地球大气中二氧化碳的精确、高分辨率测量数据。它是美国国家航空航天局探测器的近乎复制品，该探测器于2009年坠毁，未能进入轨道，这让原本希望利用其数据以前所未有的细节绘制温室气体（包括人为和自然源）源和汇的科学家们感到震惊。
一旦OCO-2进入轨道，其光谱仪将对从高层大气延伸到地球表面的空气柱进行采样，每天进行数十万次测量，并每16天覆盖全球。虽然它不是第一颗从太空追踪二氧化碳的探测器，但这颗卫星将以比其前辈更高的分辨率进行追踪。每次OCO-2读数将对地球表面约3平方公里上方的空气柱进行采样——远小于日本类似探测器“温室气体观测卫星”（GOSAT）的85平方公里足迹，后者于2009年发射，目前仍在运行。
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美国国家航空航天局（NASA）喷气推进实验室OCO-2项目副科学家安玛丽·埃尔德林（Annmarie Eldering）表示，这种前所未有的分辨率使OCO-2能够在热带等多云地区更准确地测量二氧化碳。其他人希望，它还能使OCO-2超越海洋和森林等大型自然源和汇，探测来自广阔城市地区甚至大型发电厂的二氧化碳。
加州理工学院位于帕萨迪纳的大气科学家保罗·温伯格（Paul Wennberg）说：“我们应该能够清楚地看到像洛杉矶这样的大型都市‘超级城市’。”他帮助开发了地面监测站网络，该网络将用于测试OCO-2数据的质量。他希望这颗卫星能够证实地面测量结果，这些结果表明，随着大洛杉矶地区的排放物汇集在低层大气中，帕萨迪纳上空的二氧化碳水平每天略有上升。
亚利桑那州立大学坦佩分校的碳生物地球化学家凯文·格尼（Kevin Gurney）表示，这些数据与地面监测和化石燃料消耗清单相结合，可能成为精确定位温室气体来源的强大工具。“当我们与政策制定者交谈时，他们会说，‘整个城市的一个数字很棒，但我们需要知道排放源在哪里。’”
OCO-2还将通过测量植物光合作用过程中产生的微弱荧光来密切监测植物的碳吸收，当植物的叶绿素色素吸收光以捕获能量，然后以更长的波长重新发射光子时，就会产生这种荧光。研究人员已经使用来自GOSAT和欧洲气象卫星MetOp-A上的全球臭氧监测实验2（GOME-2）仪器的观测数据测试了该方法，结果令人惊讶。4月份发表的对GOME-2数据的分析表明，碳循环模型低估了印度、中国和非洲萨赫勒地区部分地区的峰值光合作用产量达50-75%，美国中西部“玉米带”地区的峰值光合作用产量达40-60%，该地区占世界玉米（玉米）产量40%以上（L. Guanter et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 111,E1327–E1333; 2014）。
该研究的合著者、美国国家航空航天局（NASA）戈达德太空飞行中心位于马里兰州格林贝尔特的大气物理学家乔安娜·乔伊纳（Joanna Joiner）说，结果“立刻引起了我们的注意”。乔伊纳帮助开发了用于监测植物荧光的太空方法，她渴望使用OCO-2进行测量，OCO-2的小足迹应该能够让研究人员在欧洲等更零散的景观中探测到来自植物的荧光信号。GOSAT和GOME-2的分析一直局限于北美北方森林、亚马逊雨林和美国玉米带等广阔区域。
OCO-2的设计寿命仅为两年，但美国国家航空航天局（NASA）已为该探测器装载了足够的燃料，使其能够运行10到12年。该航天机构正在开发另一颗二氧化碳观测卫星，即“夜间、白天和季节二氧化碳排放主动探测”（ASCENDS）任务，以接替OCO-2。ASCENDS上的多频激光器将允许研究人员在夜间和所有季节的高纬度地区测量大气中的二氧化碳，这是GOSAT和OCO-2上的光谱仪无法做到的，因为它们需要阳光来探测二氧化碳的特征吸收信号（参见 “关注排放”）。日本和欧洲也在开发下一代二氧化碳监测卫星。
美国国家航空航天局（NASA）希望在2017年以约1.2亿美元的成本在国际空间站上安装OCO-2仪器的复制品（最初是作为飞行备用件建造的）。空间站的低地球轨道将允许光谱仪（称为OCO-3）从OCO-2收集一天中不同时间的数据，OCO-2遵循太阳同步路径，因此在下午早些时候经过各个区域。温伯格表示，将这些测量数据与OCO-2数据相结合，可能有助于研究人员探测到植物光合作用甚至一些大型城市地区高峰时段交通造成的二氧化碳产量的小时变化。
OCO-3计划在3月份遭受打击，当时美国总统巴拉克·奥巴马提出了一项美国国家航空航天局（NASA）预算，其中不包括碳传感项目的资金。但该机构表示，如果资金到位，它可以重启OCO-3。“我们希望能够回到OCO-3，”美国国家航空航天局（NASA）位于华盛顿特区的OCO-2项目执行官贝齐·爱德华兹（Betsy Edwards）说。“我们正在将其置于一个我们可以随时启动的位置。”
本文经许可转载，最初于 2014年6月25日首次发表 。