对于发电厂烟囱或汽车排气管每排放一吨二氧化碳，其中一部分将留在地球大气层中，导致全球气温升高，而其余部分则被海洋或陆地生态系统吸收。
但是，海洋或生物圈的哪些部分充当二氧化碳 (CO2)的净来源，哪些部分吸收的二氧化碳多于排放到大气中的二氧化碳，一直是一个悬而未决的问题。弄清楚这一点，以及了解控制这种相互作用的机制以及它们可能如何随着气候变化而变化，一直是一个悬而未决的问题，也是理解全球变暖将如何发展的关键。
2014 年发射的轨道碳观测卫星 2 号旨在开始拼凑一些答案，通过以前所未有的精度和在大范围内监测大气中二氧化碳的来龙去脉。[气候变化的现实：10 个被揭穿的谣言]
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
到目前为止，该任务已经完成了这一点，并在过程中发现了一些惊喜。该任务恰好与有记录以来最强烈的厄尔尼诺现象（一种影响全球天气的海洋和大气循环）之一同时发生，使科学家能够了解碳循环如何响应，并准确查明进入大气层的创纪录二氧化碳脉冲的来源。卫星的仪器还意外地证明能够区分城市甚至火山羽流相对较小的二氧化碳特征。
“我们对这些结果非常非常满意，”NASA 喷气推进实验室的副项目科学家安玛丽·埃尔德林告诉《生命科学》杂志。
但发表在 10 月 13 日出版的《科学》杂志上的一系列五篇论文中描述的这些发现，仅仅是在更好地掌握碳循环（碳如何在陆地和海洋生态系统以及大气中流动）方面迈出的第一步，因为 OCO-2 正走向预期的延长任务，并且其他基于太空的项目计划紧随其后。
运气和惊喜
二氧化碳通过一系列相互竞争的过程添加到大气中并从大气中移除。例如，在陆地上，植物的光合作用吸收二氧化碳，而植物物质的腐烂和野火将其释放回大气中。[这就是二氧化碳如何使地球变暖的]
科学家们知道厄尔尼诺现象是导致地球大气中二氧化碳积累的另一个因素，并且从 1997-1998 年的主要厄尔尼诺现象中，他们对原因有了一些怀疑。其中一个原因是，厄尔尼诺现象往往会导致热带地区干旱，从而导致光合作用减少和二氧化碳吸收减少。
项目科学家在 2014 年 7 月 2 日卫星发射升空时无法知道的是，它将完美地定位来观察有记录以来最强烈的厄尔尼诺现象之一如何影响碳循环。
哥伦比亚大学拉蒙特-多赫蒂地球观测站的碳循环科学家加伦·麦金利说：“有时你真的很幸运。”
这些影响在 2015-2016 年的事件中得到了证实，根据美国国家海洋和大气管理局的数据，该事件导致全球二氧化碳浓度出现了有记录以来最大的年度同比增长。但 OCO-2 揭示，正如科学中经常出现的情况一样，情况比之前想象的要复杂得多。[二氧化碳卫星：NASA 轨道碳观测卫星 2 号任务照片]
卫星的观测让项目科学家能够拼凑出碳循环响应事件的顺序，因为厄尔尼诺现象逐渐增强，然后达到顶峰。他们看到，最初，由于底层海洋结构的变化，导致海水释放的二氧化碳减少，热带太平洋上空的二氧化碳水平略有下降。但是，这种轻微的下降很快就被陆地生物量的更大响应所取代，因为干旱、高温和野火造成了损失，导致二氧化碳吸收减少，释放增加。[历史上十大最致命的自然灾害]
美国宇航局戈达德太空飞行中心的大学空间研究协会科学家阿布舍克·查特吉说，海洋信号“对我们来说确实是一个很大的惊喜”。他说，这种反应之前已经被推断出来，“但我们从未能用 OCO-2 观测到如此程度”。
该团队能够通过使用 OCO-2 检测光合作用特征的能力进一步进行分析，光合作用是陆地植物生产力的标志。数据共同表明，虽然东南亚、南美洲和非洲的热带地区都向大气中添加了大致相同数量的二氧化碳，但它们的原因各不相同。在东南亚，厄尔尼诺现象带来的炎热干燥条件使该地区更容易发生火灾，从而向大气中释放二氧化碳。在南美洲，干旱条件抑制了植物的生产力，这意味着生物圈吸收的二氧化碳减少，因此该地区成为二氧化碳的净来源。在非洲，虽然降雨量接近正常水平，但异常高温增加了植物的呼吸作用，从而导致更多的二氧化碳排放。
更多工作要做
OCO-2 传感器在识别更小的二氧化碳特征方面也出奇地好，例如瓦努阿图亚苏尔火山的羽流，以及洛杉矶相对较高的二氧化碳水平与周围郊区和农村地区之间的对比。[从太空俯瞰地球：101 张来自轨道的壮丽图像]
卫星还可以看到城市核心区和农村地区之间的差异在夏季如何缩小，因为该地区的植物吸收了一些多余的二氧化碳。
卫星精确定位这些特征的能力对广泛的应用具有重要意义，包括监测排放，以确保城市和国家遵守其减少二氧化碳的承诺。NASA JPL 的弗洛里安·施万德纳也表示，卫星二氧化碳测量还可以提供火山爆发的早期预警，因为火山爆发前二氧化碳排放会增加。
副项目科学家埃尔德林说，OCO-2 已经完成了最初的两年计划任务，预计一旦 NASA 官员批准，将开始为期三年的延长任务。
科学家们还希望其他两个计划中的任务能够按计划进行，以在 OCO-2 的工作基础上再接再厉。其中一项名为 OCO-3 的任务将使用 OCO-2 的剩余备件，并将安装在国际空间站上，使科学家能够指向感兴趣的特征。特朗普政府已计划削减该任务，但尚不清楚国会是否会同意该计划。
另一项名为地球静止碳循环观测卫星的任务将能够测量美国等连续区域的二氧化碳，这是 OCO-2 无法做到的。
麦金利说：“这是一项非常令人兴奋的科学，[但] 还有很多工作要做。”
编辑推荐
版权所有 2017 年 LIVESCIENCE.com，Purch 公司。保留所有权利。未经授权，不得发布、广播、改写或重新分发本材料。阅读原文 此处。