近日，理工系计算机科学与技术专业2019级本科生王宇晨（第一作者）、郭栩利、霍亚杰在欧洲地球科学学会旗舰刊物《Atmospheric Chemistry and Physics》（中国科学院1区TOP期刊）发表了题为“Toward a versatile spaceborne architecture for immediate monitoring of the global methane pledge”（中文译文：面向全球甲烷承诺的通用卫星监测框架）的研究论文（https://acp.copernicus.org/articles/23/5233/2023/acp-23-5233-2023.html），论文第一单位为河北农业大学。

研究团队面向全球甲烷排放，初步发展了大尺度、高精度的通用卫星监测框架，并聚焦美国、中国、中东、北非等地区开展了全球测试。研究结果显示，该框架既可以感知甲烷热点排放区域，也可以识别甲烷超级排放来源，甚至可以甄别同一工厂内不同烟囱来源。更重要的是，该框架可更为准确地检测关键地区、关键行业、关键企业的甲烷排放，防止误导全球甲烷减排。另外，该框架既可兼容不同观测平台，持续完善探测能力，也可引入人工智能算法，提升观测效率。

图1 面向全球甲烷承诺的通用卫星监测框架

【研究背景】

    甲烷是全球最重要的温室气体之一，其温室效应是二氧化碳的80倍（二十年内）。全球100多个国家共同签署了《全球甲烷承诺》，一致开展全球甲烷减排。因此，落实全球甲烷监测是推动《全球甲烷承诺》的基本前提，而开展卫星监测几乎是唯一方法。然而，时至今日，全球仍然缺乏兼顾大尺度和高精度的卫星甲烷监测。

【主要突破】

1、由小尺度监测到大尺度监测。以往卫星甲烷监测幅宽小，全球巡查效率低。该通用卫星监测框架将原来的小尺度监测（30公里）拓展到大尺度监测（2600公里）。

2、由低精度监测到高精度监测。以往卫星甲烷监测精度低，无法甄别排放源。该通用卫星监测框架将原来的低精度监测（5公里）深化到高精度监测（30米），甚至可以甄别同一工厂内不同烟囱来源。

3、由单平台监测到多层次监测。该卫星监测框架可兼容不同观测平台，持续完善探测能力，也可引入人工智能算法，不断提升观测效率。

图2 论文摘要

【未来展望】

    研究团队长期聚焦温室气体和大气污染，开展大尺度、长时序、高精度、近实时的排放监测、迁移模拟和影响评估研究。其中，运用大尺度卫星光谱，解析小规模甲烷排放既是能源、环境、气候领域的基础科学问题，也是全球碳中和的必由之路。然而，由于复杂体系（甲烷排放—光谱特征—自然环境）的隐含关系和相互作用，该通用卫星监测框架在识别效率、误差范围等核心方面，仍需大力完善。研究团队今后将在相关领域开展持续攻关，为“双碳”目标、美丽中国等目标贡献力量。

【作者名录】

河北农业大学本科生王宇晨、郭栩利、霍亚杰；浙江大学博士生李梦莹；河北农业大学潘玉青（通讯作者）；浙江大学俞绍才教授（通讯作者）；世界气象组织Alexander Baklanov教授；以色列希伯来大学Daniel Rosenfeld教授；加州理工学院John H. Seinfeld教授；河北农业大学李鹏飞（通讯作者）。

【团队介绍】

李鹏飞教授是理工系引进高层次人才，致力于气候变化和大气污染研究。在他的带领下，团队实力逐年增强，从双创竞赛到科研论文，获奖层次和论文水平均不断提高。

王宇晨、郭栩利和霍亚杰三位学生均来自计算机科学与技术专业，他们的学业导师是马晶军教授。在一次谈话中，马晶军教授建议他们加入李鹏飞教授团队，但是需要他们拥有顽强的意志、不怕吃苦的精神和勇往直前的勇气。功夫不负有心人，三位同学积极面对研究过程中遇到的各种问题，借助团队的力量逐一攻克难题。紧张的工作不仅没有影响到他们的学习，反而增加了他们的信心，心态也更加成熟。今年，他们均以优异的成绩成功取得保研资格，分别进入中国科学院大学、中国地质大学和中国矿业大学攻读硕士学位。

（供稿：李鹏飞，编辑：刘洋）