日本国家环境研究所 (NIES) 地球系统部主任 Hiroshi Tanimoto 和 Astrid Müller 与他们的国际研究团队一起开发了一种新方法来评估 XCO2在开阔海域上的卫星观测结果，目前无法通过已建立的验证网络站点访问。在新方法中，参考 CO2数据集是通过结合与私营部门运营商合作进行的货船和客机观测来制定的。
《巴黎协定》生效后，减少温室气体排放的承诺正在加快。CO2是最重要的人为产生的温室气体。自 1950 年代以来，化石燃料燃烧和水泥生产造成的排放导致大气中的 CO2加速增加至 2020 年的 410 ppm 以上(Dlugokencky 和 Tans，2021)。需要高质量和高密度的测量来估计人为和自然排放的变化，以实现《巴黎协定》和实现温室气体净零排放的目标。已导致增加研究和开发活动以监测 CO2来自地球表面的 200 多个位置(在 1958 年，它只有 2 个站点)，以及越来越多的覆盖全球的天基卫星。其中温室气体观测卫星(GOSAT)和轨道碳观测2号(OCO-2)已于2009年和2014年发射。地球的各个区域，尽管与原位测量相比精度较低。海洋表面是这些难以进入的区域之一。它们覆盖了地球的 70%，在将人为排放的 CO2(~10 PgC/yr)去除 (~2.5PgC/yr) 到大气中方面发挥了最可靠的作用(Friedlingstein 等人，2019 年)。
卫星XCO2数据产品需要验证，这通常是针对陆基XCO进行2数据产品从总碳柱观测网络(TCCON)(Wunch等人，2011)，基于地面的傅立叶变换的网络变换红外光谱仪。然而，观测海洋大气的验证站点仅限于一些沿海和岛屿站点。因此，使用TCCON无法完全验证卫星XCO2海上数据产品的准确性。
最近的研究指出，卫星对海洋的观测显然比在陆地表面存在更大的偏差。TCCON对菲律宾布尔戈斯的 XCO2观测表明，热带太平洋附近卫星 XCO2的偏差为-0.8 ppm(Velazco 等人，2017 年)。使用飞机观察垂直 CO2剖面也发现了 -0.7 ppm 的偏差(Kulawik 等人，2019 年)。然而，这些飞机运动是有限且昂贵的。为了改进海洋卫星数据，迄今为止，还没有有效的方法来系统地评估长时间和大空间区域的海洋偏差。
国立环境研究所与私营部门合作，通过在日本和北美、澳大利亚和东南亚之间运营的货船以及从日本飞往世界各地的客机进行了长期大气观测。利用具有广泛地理覆盖范围的定期和具有成本效益的观测，新方法是一种在没有参考数据的情况下评估海洋卫星观测的有效方法。在本研究中，我们将该方法应用于西太平洋的CO2。
在我们的研究中，我们结合货船(Ship Of Opportunity——SOOP)和客机(Comprehensive Observation Network for Trace gas by Airliner——CONTRAIL)对 CO2 的观测，并借助模型计算构建了 CO2我们从中获得了“基于观测的 CO2柱平均混合比” (obs. XCO2) 太平洋上空的数据。我们分析了 obs 的一致性。XCO2数据集与来自 GOSAT(温室气体观测卫星：NIES v02.75，美国国家环境研究所;ACOS v7.3，空间大气 CO2观测)和 OCO-2(轨道碳观测站，v9r)的卫星估计值。
我们的分析表明，新数据集准确地捕获了西太平洋CO2 的季节性和年际变化。在卫星XCO的比较2从GOSAT和OCO-2与OBS。XCO2数据集，我们在中纬度北部发现了大约 1 ppm 的负偏差。对于较新的卫星产品(ACOS v9、OCO-2 v10)，这种偏差大大减少。obs之间的区别。XCO2和卫星 XCO2可归因于卫星数据中的剩余不确定性，这是由于缺乏公海验证数据而导致检索算法的限制。使用我们的新方法，可以识别这些不确定性。
检索算法的进步很快，每年几乎都有一个新版本。为了评估这些算法的改进，我们的新方法非常重要。在私营部门的帮助下，我们可以迅速扩大参考数据的空间和时间覆盖范围，作为对已建立验证网络的补充。我们希望我们可以利用新数据集为卫星数据的进一步改进做出贡献，从而有助于更好地了解碳循环的变化以应对气候变化。未来，我们结合货船和客机观测的新方法将在空间和时间上扩展并应用于其他重要的痕量气体。具体而言，我们计划将新数据集用于评估 GOSAT GW，该数据集计划于 2023 年推出。
