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能为森林“体检”的卫星
作者：李伟      时间：2026-01-13

欧洲航天局的首颗“生物量”卫星近日成功发射。它首次将强大的P波段雷达送入太空轨道，能够从太空中对地球上的森林进行“体检”，绘制全球森林3D地图，并评估森林如何影响大气层内的二氧化碳总量，对于应对气候变化具有重要意义。

精确测量树冠和树根

4月29日，欧洲航天局宣布，其“生物量”卫星搭乘“织女星-C”型火箭从法属圭亚那库鲁航天中心成功发射。火箭升空后1小时，卫星同火箭分离，随后进入预定轨道。技术团队逐项确认了各个系统的状态，由7.5米支撑臂支撑的12米宽网状雷达信号发射器为后续观测工作做好了准备。

地球上的森林与温室气体二氧化碳息息相关。森林通过光合作用吸收二氧化碳，并将其储存在生物质（其含量简称“生物量”）中，从而降低大气中的二氧化碳含量。全球森林每年能吸收约80亿吨二氧化碳。然而，森林因遭到砍伐以及自然退化，储碳能力正在减弱，从而加剧了全球变暖。

热带地区和高原地区的森林所保有的“生物量”，比北美和欧亚大陆的森林高，但前者的储碳能力变化较大。例如，亚马孙热带雨林释放到大气中的二氧化碳量已经超过了其吸收的量，而且其储碳能力还在继续减弱。全球森林的储碳能力究竟如何？将发生怎样的变化？由于缺乏准确、详细的信息，相关科学研究和政策制定面临很大挑战。

在此背景下，依靠其搭载的P波段合成孔径雷达，“生物量”卫星可穿透云层测量树干、树叶等的“生物量”，为估算森林储碳能力提供数据。

“生物量”卫星由50余家企业联合研制，由空中客车英国公司制造。它采用一种新的测量方法，能够从太空中观测森林，并测定其“生物量”数据。P波段合成孔径雷达能发射70厘米雷达波，具有极强的探测能力，能穿透大气层和云层，不仅可以精确测定树冠的体积，还能测定隐藏在地下的树根范围和形状。

欧洲航天局地球观测项目主任西莫内塔·切利表示：“借助‘生物量’卫星，我们有望获得有关全球森林储碳能力的重要数据，弥补在碳循环知识上的关键空白，最终加深对地球气候系统的理解，从而更加有效地应对全球变暖。”

研究全球变暖的重要数据

据英国《新科学家》杂志报道，相关技术早在20世纪80年代后期就在英格兰东部的林地进行了测试。当时直升机和固定翼飞机都曾搭载雷达，在数百米乃至数千米高空精确测定林区的“生物量”。

当时的科学家认为，这种系统不太可能在太空中发挥作用，因为需要采用涉及军事用途的雷达波段。后经欧洲航天局与国际电信联盟及北约沟通，在雷达频谱中开出一个“窗口”，用于在太空中对地球资源进行研究——这就是“生物量”卫星的技术基础。

进入太空后，“生物量”卫星将对地球进行勘测，并绘制全球森林3D地图。该项目所获取的数据将公开，以便科学界对地球“生物量”进行评估。欧洲航天局地球森林观测项目首席科学家豪恩·奎根教授强调，“生物量”是研究全球变暖的重要数据，能够帮专家更好地监测气候变化，并为其影响做好准备。他表示，尽管是一个太空项目，但该项目的成功取决于积极参与“生物量”观测的各个领域的科学家。

奎根详细阐述了“生物量”卫星的重要性：“它将使我们前所未有地深入了解世界各地的森林结构及其变化，包括森林砍伐造成的损失、再生和重新造林带来的收益以及它们如何影响大气层内的二氧化碳总量。”

奎根表示，“生物量”卫星获取的数据，能够提供有关地球森林状况及其随时间动态变化的独特数据。这项研究可以形象地比喻为对全球森林进行“体检”，明确森林的重量、高度和“体质”。“生物量”卫星收集的数据，将降低地球大气层内碳储量和排放量的不确定性，特别是测定与森林退化、再生和土地利用变化相关的碳量。

建立生物质燃烧碳排放数据集

除了能够提供对森林“生物量”的精确观测数据，“生物量”卫星还能发挥多种作用，包括观测地形，确定地下水的流动路径，甚至能够发现具有考古意义的地下遗迹，还可用于绘制沙漠地质图、冰盖结构图及森林地形图等。

据《新科学家》报道，欧洲“生物量”卫星的另一项重要任务，是建立高分辨率生物质燃烧碳排放数据集。

“生物量”卫星通过实施火点监测，结合地基观测设施和其他卫星提供的可燃生物量、燃烧因子和排放因子数据，可以量化全球生物质燃烧的碳排放量。

生物质燃烧是全球碳排放的重要来源，包括森林火灾、草原火灾、灌木火灾、农作物秸秆燃烧等，呈现出周期性、随机性、多点源、范围广、监测难等特点。精确量化生物质燃烧碳排放，是厘清陆地生态系统碳循环的基础，也是阐明全球各区域“碳收支平衡”的前提。

另外，生物质燃烧碳排放是大气化学传输模型的重要参数之一。准确可靠的生物质燃烧碳排放数据，可以提高大气传输模型的精度。因此，科学有效地核算生物质燃烧碳排放，对测定陆地生态系统碳循环和大气碳浓度均具有重要意义。

研究显示，2020年至2022年间，全球生物质燃烧碳排放量高达25.9亿吨/年。生物质燃烧碳排放在时间和空间上存在显著差异：非洲南部的生物质燃烧碳排放量最高，达到8.5亿吨/年；其次是南美洲南部，为5.3亿吨/年；非洲北部为3.9亿吨/年；东南亚地区为2亿吨/年。上述差异表明，生物质燃烧活动对碳排放的影响具有显著的区域特征。

在全球生物质燃烧碳排放中，草原火灾居首位，年均排放量为12.1亿吨碳，占总排放量的46.7%；其次是灌木火灾和热带森林火灾，分别占总排放量的33%和12.1%。

利用“生物量”卫星分类监测全球各地的生物质燃烧情况，能够揭示不同火灾类型对碳排放的具体影响，并指导相关机构采取有效的应对措施。