好文：来自OCO-3的以城市为中心的卫星CO2观测：洛杉矶特大城市的初步观测
好文：来自OCO-3的以城市为中心的卫星CO2观测：洛杉矶特大城市的初步观测
简而言之一句话：NASA的轨道碳观测站3是个好东西！
文中也附有该数据下载地址~欢迎下载自行查阅
Urban-focused satellite CO2 observations from the Orbiting Carbon Observatory-3: A first look at the Los Angeles megacity
来自轨道碳观测站3的以城市为中心的卫星CO2观测：洛杉矶特大城市的初步观察
From：加州理工学院
摘要：NASA的轨道碳观测站3（OCO-3）旨在支持对人为二氧化碳排放量的量化和监测。其快照区域图（SAM）和目标模式测量结果为郊区城市的碳研究提供了创新的数据集。与当前的任何其他天基仪器不同，OCO-3能够扫描大面积连续的发射热点区域，例如城市，发电厂和火山。这些测量结果产生了二氧化碳的平均柱干空气摩尔分数（XCO2）的密集，精细的空间图。首次，我们展示并分析了从OCO-3 SAM和目标模式观测值得出的洛杉矶大城市（LA）上的XCO2分布。相对于干净的背景，城市XCO2的增强范围为0 − 6 ppm（中位数增强≃2 ppm），并且与附近基于地面的XCO2 TCCON测量值显示出极好的一致性。OCO-3的密集观测揭示了城市中XCO2的城市内部变化，这是以前从未从太空中观察到的。空间变化主要是由LA盆地中复杂的化石燃料排放模式和气象条件驱动的，并且与共同排放的NO2的TROPOMI测量结果相吻合。来自两个模型（WRF-Chem和X-STILT）的实测XCO2增强和模拟XCO2增强之间的差异通常低于1 ppm，某些子区域的差异较大。这两个模型都捕获了观察到的城市内部XCO2梯度。此外，OCO-3的多段测量可捕获到的城市排放量是单段立交桥的三倍。OCO-3对目标和SAM模式的频繁观察将为在更细的副城市规模上限制城市排放铺平道路。
数据源：
- OCO-3仪器目前安装在国际空间站（ISS）上的日本实验模块-暴露设施（JEM-EF）上，并以四种观测模式收集日照半球上的太阳辐射光谱：天底，闪烁，目标和SAM。在SAM模式下，命令OCO-3的灵活的2轴PMA收集几乎相邻的数据，从而在大约2分钟的时间内收集大约80×80 km2的小型测量图。在目标模式观察期间，OCO-3会收集一系列相对较长的片段（通常为5或6个片段），从而产生一系列沿轨道重叠的条带。与OCO-2相似，OCO-3的目标模式观测值提供了用于验证XCO2产品的主要数据集，通常是在使用地面TCCON仪器的地点采集的。重叠的条幅可以覆盖最大20×80 km2的区域（OCO-2为20×20 km2），还可以在TCCON城市站点上绘制XCO2的小地图。与OCO-2相比，OCO-3的占地面积也略大。OCO-3沿轨道足迹的大小在最低点为≃2.2 km，跨轨道足迹的大小≤1.6 km，与OCO-2（3 km2）相比，足迹区域（3.5 km2）稍大。
- TCCON是高分辨率的地面傅里叶变换光谱仪的全球网络，可记录近红外区域的太阳光谱。它可以测量CO2以及其他大气气体（例如CH4和CO）的列平均丰度。TCCON是OCO-3 XCO2数据产品的主要验证来源，并已用于验证来自多个卫星（例如美国）的数据。OCO-2，GOSAT，TROPOMI和MOPITT。
部分结果：
OCO-3目标和SAM观测值的XCO2时间序列。单独的条带最长可达20 s。水平虚线表示AFRC TCCON背景XCO2（红色阴影表示背景XCO2不确定度）。XCO2增强功能在右侧的y轴上显示。
洛杉矶上空的TROPOMI NO2对流层柱
WRF-Chem XCO2于2019年10月7日（第一行），2019年10月11日（第二行），10月15日（第三行）和2020年2月24日（第四行）在洛杉矶的增强功能。显示的是大洛杉矶都市区在原始空间分辨率下模拟的XCO2增强（左列），在OCO-3足迹位置（中心列）采样，以及WRF-Chem与观察到的OCO-3 XCO2增强之间的差异（Δ XCO2定义为模型减去观测值，右列）。
- OCO-3目标和SAM观测值捕获到的XCO2值可与在AFRC TCCON站点上测得的背景XCO2值相媲美。这表明，OCO-3的多段测量方法可以在一个立交桥上同时合理地捕获城市增强和背景值。此外，OCO-3的测量结果揭示了洛杉矶上空细微的城市内XCO2变化，具有空前的空间覆盖范围。与来自NCEP和SCAQMD风站的数据进行的比较表明，这些精细的，城市内部的XCO2变化对洛杉矶盆地潜在的复杂气象条件高度敏感。此外，观察到的城市内部XCO2变化与并列的TROPOMI NO2数据非常吻合。
- OCO-3的多段测量方法允许收集排放热点上XCO2的密集图，并有可能以前所未有的空间分辨率从空间捕获城市内XCO2的变化。未来使用OCO-3类型的密集采样和较短的重访时间进行大范围的CO2任务，可以在量化城市地区的增强作用方面发挥主要作用，有可能监测局部CO2减排政策的有效性和进展。
引用格式：
Kiel M, Eldering A, Roten DD, Lin JC, Feng S, Lei R, et al. Urban-focused satellite CO2 observations from the Orbiting Carbon Observatory-3: A first look at the Los Angeles megacity. Remote Sensing of Environment 2021; 258: 112314.