Mesures par satellite du dioxyde de carbone
Les mesures spatiales du dioxyde de carbone () sont utilisées pour étudier le cycle du carbone terrestre. Il existe une grande diversité d’instruments actifs et en lancement prévus pour mesurer le dioxyde de carbone de l’atmosphère terrestre à partir de l’espace. La première mission satellitaire conceptualisée pour mesurer le  était le Interferometric Monitor for Greenhouse Gases (IMG) à bord du satellite ADEOS-I en 1996. La durée de cette mission est inférieure à un an. Depuis lors, des mesures spatiales supplémentaires ont été entreprises, incluant celles de deux satellites haute précision (de l’ordre de 0,3 % ou 1 ppm, GOSAT et OCO-2). Différentes conceptions d’instruments peuvent être le fruit de missions originellement différentes de celles concernant l’étude du cycle du carbone.

Objectifs et principaux résultats 
De nombreuses questions restent en suspens parmi les disciplines scientifiques qui s’intéressent au cycle du carbone, et les observations satellitaires peuvent contribuer à y répondre. On sait que le système terrestre absorbe approximativement la moitié de la totalité des émissions anthropogéniques de . Cela dit, on ne connaît pas précisément comment cette absorption se distribue parmi les régions terrestres. Des incertitudes sont également soulignées sur le comportement de ces différentes régions et de leurs climats vis-à-vis des flux de . Par exemple, une forêt peut augmenter son absorption en  due à sa fertilisation (ou β-effect), ou pourrait relarguer du  dû à l’accélération du métabolisme par les microbes soumis au stress de hautes températures. Ces questions sont complexes et nuancées dans leurs réponses, d’autant que les données restent géographiquement et temporellement limitées.

Même si les observations par satellite de  restent assez récentes, elles furent utilisées pour un certain nombre d’objectifs, certains étant listés ci-dessous.

 L’augmentation du  dans les mégapoles, qui ont été observées par le satellite GOSAT, et des estimations fiables de ces changements urbains dans l’augmentation du  anthropogénique ont été faites pour la modélisation temporelle
 Les observations satellites ont été utilisées pour visualiser la distribution globale du  , avec l’inclusion d’études sur les émissions anthropogéniques 
 L’estimation des flux de  a pu être faite dans et entre différentes régions du globe 
 Des liens statistiques ont été observés entre certaines anomalies de températures et les mesure de  dans les régions boréales  
 Des modèles asymétriques zonaux de  ont été mis en place pour observer les signatures/traces des combustibles fossiles 
 Des quotients d’émission de /  (méthane) ont pu être mesurés concernant les feux de forêt 
 Des quotients d’émission de /CO (marquant une combustion incomplète), mesurés par l’instrument MOPITT ont été analysés sur de grandes régions urbanisées du globe pour mesurer leur statut/évolution de développement 
 Les observations d'OCO-2 ont été utilisées pour estimer les émissions de  des feux de forêts tropicales indonésiens en 2015 
 Ces observations d'OCO-2 ont également été utilisées pour estimer les flux excédentaires continentaux-océaniques dus au phénomène El Nino de 2014-2016 
 Les observations GOSAT ont été utilisées pour relier le phénomène El Nino Modoki de 2010-2011 au bilan carbone brésilien 
 Les observations d'OCO 2 ont été utilisées pour quantifier les émissions de  des centrales électriques, soulignant le potentiel significatif du suivi futur des émissions de  capté par les satellites

Enjeux 
La télédétection des gaz atmosphériques à l'état de traces (autres que le dioxyde d'azote,  et le dioxygène, ) comporte de nombreux enjeux et défis. La plupart des techniques s’appuient sur l’observation de la lumière infrarouge réfléchie par la surface terrestre. Du fait de l’utilisation de la spectroscopie par ces instruments, un spectre de chaque signature gazeuse est enregistré - signifiant que les données satellitaires transférables/téléchargeables sont significativement plus lourdes (~1000x) comparativement à un pixel RGB. Les changements de l’albédo de surface et des angles d’observation des capteurs satellite peuvent affecter les mesures, d’autant que les satellites peuvent employer différents modes d’observation sur différentes zones géographiques, constituant une incertitude supplémentaire pour le calcul algorithmique de données brutes vers des produits finaux. Comme pour d’autres instruments satellitaires, les débris spatiaux doivent être évités pour l’intégrité des capteurs et satellites. 

La vapeur d'eau peut diluer le contenu des gaz dans l’atmosphère sèche et ainsi modifier la quantité de  captée sur une colonne d’air au dessus de la surface terrestre, expliquant pourquoi les fractions molaires de l’air sec dans la colonne (x) sont le plus souvent calculées et données en produit final. Pour ce faire, les instruments/capteurs peuvent également mesurer le dioxygène () qui est dilué dans la vapeur d'eau  comme les autres gaz, ou encore les algorithmes peuvent prendre en compte le contenu en vapeur d’eau et la pression atmosphérique en surface, provenant d’autres mesures/observations . Les nuages peuvent également interférer avec des mesures précises du , impliquant d’embarquer sur les plateformes des instruments spécifiques à l’observation du couvert nuageux. Du fait de mesures imparfaites ou partielles, et des problèmes associés à la nécessité de mesures adéquates pour le calcul du x, les observations basées sur l’imagerie satellitaire peuvent aussi être comparées avec des observations basées en station au sol, tels que celles du réseau .

Liste des instruments satellitaires

Mesures de la colonne partielle 
En plus des mesures de  sur la totalité de la colonne d’air jusqu’au sol, il y’a eu de nombreux sondages annexes qui ont mesuré le  en périphérie de la haute-atmosphère, ainsi que certains instruments thermiques mesurant la haute-atmosphère de jour comme de nuit.

 Des sondages de l’atmosphère par l’utilisation de la technologie SABER (Broadband Emission Radiometry, Radiométrie des émissions à large spectre) embarquée à bord du TIMED, dont le lancement a eu lieu le 7 décembre 2001, ont été faits dans la mésosphère et la basse thermosphère dans les bandes thermiques .
 ACE-FTS (Atmospheric Chemistry Experiment - Fourier Transform Spectrometer), à bord du , lancé le 13 août 2003, mesure le spectre solaire, duquel des profils de  peuvent être calculés . 
 SOFIE (Solar Occultation For Ice Experiment) est un sondeur atmosphérique à bord du satellite AIM lancé le 25 avril 2007 .

Missions conceptuelles 
Il y a eu d’autres missions conceptuelles ayant passé des évaluations initiales, mais n’ont pas été sélectionnées pour devenir de véritables systèmes d’observation de la Terre et des GES. Ces missions sont : 

 Détection active du  nocturne, diurne, et saisonnière (ASCENDS) qui est une mission basée sur la technologie LIDAR 
 GeoFTS (Spectromètre de Fourier géostationnaire) 
 Mission d’imagerie atmosphérique des régions nordiques (AIM-North), impliquant une constellation de deux satellites en orbite elliptique centrées sur les latitudes boréales terrestres . Ce concept est en étude Phase 0 en 2019-2020. 
 CarbonMonitoringSatellite (CarbonSat) était un concept pour une satellite d’imagerie avec une couverture globale atteinte tous les 6 jours. Cette mission n’a jamais dépassé la phase conceptuelle

Référence 

Télédétection spatiale
Atmosphère terrestre
Observation de la Terre par satellite