如何解決看不見的問題呢？幾十年來，許多二氧化碳和甲烷等溫室氣體源在未被檢測到的情況下逸散到了大氣中。衛星正在讓這些看不見的東西變得可見。

研究人員有許多可利用的工具來測量溫室氣體，從地面監測裝置到氣象氣球再到海洋浮標。這些工具使他們能夠較為精確地估算出大氣中溫室氣體的總量。但它們在確定溫室氣體排放源方面並不出色。

地面感測器能夠對區域性的溫室氣體排放情況進行精確測量。無人機和飛機進行的空中勘測可以識別出局部的排放源。但這些方式缺乏全球範圍的覆蓋。

IEEE 高階會員Inderpreet Kaur表示：“衛星發揮著至關重要的作用，它能夠對整個地球，包括海洋、沙漠和極地等偏遠地區，提供全面、持續的監測覆蓋，而在這些地區，地面感測器和空中勘測的作用是有限的。”

大氣中的氣體吸收不同波長的太陽光。大多數溫室氣體監測衛星依靠光譜成像儀來檢測這些吸收模式，從而能夠發現大氣中的甲烷和二氧化碳的含量水平。大多數溫室氣體監測衛星在短波紅外光譜範圍內執行，這對於檢測二氧化碳和甲烷特別有效。

感測器技術在不斷進步。最新的儀器採用高光譜成像技術來捕捉數百個波長波段。這使得檢測多種氣體成為可能，並幫助研究人員區分氣體和感測器產生的噪聲。

大約三十年來，一些地球觀測衛星已經能夠探測到溫室氣體，儘管它們最初是為其他目的而設計的。

最早以監測溫室氣體為主要任務而設計的衛星是日本宇宙航空研究開發機構的溫室氣體觀測衛星（GOSAT），該衛星於 2009 年發射。GOSAT 採用寬幅成像方法，監測溫室氣體濃度的大規模變化趨勢。

隨後，美國國家航空航天局（NASA）的軌道碳觀測衛星 – 2（OCO-2）以及包括中國的碳衛星（TanSAT）在內的其他幾顆衛星相繼發射。這些寬幅衛星共同為氣候模型提供了重要資料。這些資料還揭示出，溫室氣體排放量在全球範圍內都存在被低估的情況。

這促使研究人員開始尋找溫室氣體排放源，尤其是甲烷，在20年的時間裡，甲烷的致暖能力大約是二氧化碳的80倍。要做到這一點，就需要發射解析度越來越高的衛星。2016年，一傢俬人機構發射了溫室氣體演示衛星（GHGSat-D），也被稱為 “克萊爾（Claire）”。該衛星搭載的成像儀的能力大約是軌道碳觀測衛星-2（OCO-2）的20倍，每個畫素能捕捉到一塊50米乘50米的地面區域（https://spectrum.ieee.org/tracking-carbon-polluters-from-space）。

Kaur表示：“解析度越高，就能夠更精確地檢測和監測像管道洩漏或工業場所排放這類較小的排放源。如果沒有足夠的解析度，排放可能會被遺漏或錯誤歸因，從而使得有效解決相關問題變得困難。”

根據地球觀測衛星委員會的溫室氣體衛星任務資料庫，截至2025年，至少有9顆專門用於全球溫室氣體監測任務的衛星已被髮射升空（https://database.eohandbook.com/ghg/）。

另外還有11項排放源探測任務 —— 其中一些任務由多顆衛星執行 —— 專注於識別特定的甲烷和二氧化碳排放源。還有數十顆通用地球觀測衛星也搭載了能夠探測溫室氣體的感測器。

此外，軌道上還有許多搭載了高光譜成像儀的通用衛星，它們能夠探測溫室氣體水平。

至少有10項不同的溫室氣體測繪衛星任務計劃在2026年及以後實施，其中3項致力於廣泛監測全球溫室氣體水平，7項旨在探測自然和人為排放源的排放羽流。

機器學習正被用於分析衛星產生的大量資料，以實現從海量資料中識別關鍵資訊過程的自動化。

一個新興趨勢是利用靜止軌道衛星持續監測特定區域，如北美、中東和北極地區，因為這些地區的永久凍土融化有可能將大量甲烷釋放到大氣中。

另一個新興趨勢是：溫室氣體測繪越來越多地成為私人組織的工作範疇，這些組織將洩漏檢測視為一項業務，同時也涉及政府組織與非政府組織之間的合作。其中一個例子是 “甲烷衛星（MethaneSAT）” 專案，它能夠檢測到低至十億分之三的氣體濃度。

促成這一切的一個因素是：物理硬體在尺寸和成本上都有所縮減，這使得許多能夠協同工作的小衛星得以部署。這些衛星星座意味著可以獲取更大量的資料以及實現更高的成像解析度。