如果一切按計劃進行，美國國家航空航天局（NASA）將於7月1日嘗試發射其首顆碳監測衛星——第二次嘗試。
耗資4.65億美元的軌道碳觀測站2號（OCO-2）旨在收集地球大氣中二氧化碳的精確、高解析度測量資料。它是美國國家航空航天局探測器的近乎複製品，該探測器於2009年墜毀，未能進入軌道，這讓原本希望利用其資料以前所未有的細節繪製溫室氣體（包括人為和自然源）源和匯的科學家們感到震驚。
一旦OCO-2進入軌道，其光譜儀將對從高層大氣延伸到地球表面的空氣柱進行取樣，每天進行數十萬次測量，並每16天覆蓋全球。雖然它不是第一顆從太空追蹤二氧化碳的探測器，但這顆衛星將以比其前輩更高的解析度進行追蹤。每次OCO-2讀數將對地球表面約3平方公里上方的空氣柱進行取樣——遠小於日本類似探測器“溫室氣體觀測衛星”（GOSAT）的85平方公里足跡，後者於2009年發射，目前仍在執行。
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美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進實驗室OCO-2專案副科學家安瑪麗·埃爾德林（Annmarie Eldering）表示，這種前所未有的解析度使OCO-2能夠在熱帶等多雲地區更準確地測量二氧化碳。其他人希望，它還能使OCO-2超越海洋和森林等大型自然源和匯，探測來自廣闊城市地區甚至大型發電廠的二氧化碳。
加州理工學院位於帕薩迪納的大氣科學家保羅·溫伯格（Paul Wennberg）說：“我們應該能夠清楚地看到像洛杉磯這樣的大型都市‘超級城市’。”他幫助開發了地面監測站網路，該網路將用於測試OCO-2資料的質量。他希望這顆衛星能夠證實地面測量結果，這些結果表明，隨著大洛杉磯地區的排放物彙集在低層大氣中，帕薩迪納上空的二氧化碳水平每天略有上升。
亞利桑那州立大學坦佩分校的碳生物地球化學家凱文·格尼（Kevin Gurney）表示，這些資料與地面監測和化石燃料消耗清單相結合，可能成為精確定位溫室氣體來源的強大工具。“當我們與政策制定者交談時，他們會說，‘整個城市的一個數字很棒，但我們需要知道排放源在哪裡。’”
OCO-2還將透過測量植物光合作用過程中產生的微弱熒光來密切監測植物的碳吸收，當植物的葉綠素色素吸收光以捕獲能量，然後以更長的波長重新發射光子時，就會產生這種熒光。研究人員已經使用來自GOSAT和歐洲氣象衛星MetOp-A上的全球臭氧監測實驗2（GOME-2）儀器的觀測資料測試了該方法，結果令人驚訝。4月份發表的對GOME-2資料的分析表明，碳迴圈模型低估了印度、中國和非洲薩赫勒地區部分地區的峰值光合作用產量達50-75%，美國中西部“玉米帶”地區的峰值光合作用產量達40-60%，該地區佔世界玉米（玉米）產量40%以上（L. Guanter et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 111,E1327–E1333; 2014）。
該研究的合著者、美國國家航空航天局（NASA）戈達德太空飛行中心位於馬里蘭州格林貝爾特的大氣物理學家喬安娜·喬伊納（Joanna Joiner）說，結果“立刻引起了我們的注意”。喬伊納幫助開發了用於監測植物熒光的太空方法，她渴望使用OCO-2進行測量，OCO-2的小足跡應該能夠讓研究人員在歐洲等更零散的景觀中探測到來自植物的熒光訊號。GOSAT和GOME-2的分析一直侷限於北美北方森林、亞馬遜雨林和美國玉米帶等廣闊區域。
OCO-2的設計壽命僅為兩年，但美國國家航空航天局（NASA）已為該探測器裝載了足夠的燃料，使其能夠執行10到12年。該航天機構正在開發另一顆二氧化碳觀測衛星，即“夜間、白天和季節二氧化碳排放主動探測”（ASCENDS）任務，以接替OCO-2。ASCENDS上的多頻雷射器將允許研究人員在夜間和所有季節的高緯度地區測量大氣中的二氧化碳，這是GOSAT和OCO-2上的光譜儀無法做到的，因為它們需要陽光來探測二氧化碳的特徵吸收訊號（參見 “關注排放”）。日本和歐洲也在開發下一代二氧化碳監測衛星。
美國國家航空航天局（NASA）希望在2017年以約1.2億美元的成本在國際空間站上安裝OCO-2儀器的複製品（最初是作為飛行備用件建造的）。空間站的低地球軌道將允許光譜儀（稱為OCO-3）從OCO-2收集一天中不同時間的資料，OCO-2遵循太陽同步路徑，因此在下午早些時候經過各個區域。溫伯格表示，將這些測量資料與OCO-2資料相結合，可能有助於研究人員探測到植物光合作用甚至一些大型城市地區高峰時段交通造成的二氧化碳產量的小時變化。
OCO-3計劃在3月份遭受打擊，當時美國總統巴拉克·奧巴馬提出了一項美國國家航空航天局（NASA）預算，其中不包括碳感測專案的資金。但該機構表示，如果資金到位，它可以重啟OCO-3。“我們希望能夠回到OCO-3，”美國國家航空航天局（NASA）位於華盛頓特區的OCO-2專案執行官貝齊·愛德華茲（Betsy Edwards）說。“我們正在將其置於一個我們可以隨時啟動的位置。”
本文經許可轉載，最初於 2014年6月25日首次發表 。