基于OCO-2卫星重构的中国地区高覆盖XCO2时空分布特征

卫星遥感技术是深入了解大气二氧化碳（CO₂）时空分布特征的重要手段之一，由于探测技术的限制，目前基于卫星遥感观测数据反演的CO₂产品的空间覆盖度较低，数据缺失严重，不足以反映CO₂浓度的空间分布情况。现基于轨道碳观测卫星-2 （OCO-2）、哨兵5P （Sentinel-5P）、美国CO₂同化模拟系统（Carbon Tracker）和欧洲中期天气预报中心第5代（ERA-5）气象再分析数据，结合时间序列拟合估算模型和随机森林算法，重构了2019—2022年中国地区高精度（0.05°×0.05°）大气CO₂平均干空气混合比（XCO₂），分析了中国地区CO₂时空变化特征。与OCO-2和Carbon Tracker对比结果显示，重构得到的XCO₂与OCO-2的观测结果一致性更高，均方根误差为1.05 ×10^-6，决定系数高达0.96，可以在较高空间分辨率上体现中国地区XCO₂的时空分布情况。基于重构的XCO₂数据得知，中国地区XCO₂呈现明显的季节性波动，XCO₂呈冬春高、夏秋低的特征；2019—2022年，中国地区XCO₂呈现逐年上升的趋势，增长率达到（2.41±0.01）×10^-6/a，但近年来增长速率有所降低；从空间分布来看，中国东部、北部、中部地区的XCO₂显著高于其他地区，且增长率也较高；进一步分析中国典型经济区的XCO₂发现，杭州、天津、成都的XCO₂在各经济区内的增长最为迅速。研究成果可为碳监测研究、碳排放清单验证、碳排放管理、温室气体减排等研究提供重要的数据支撑。