碳监测的落地应用：城市碳监测案例免费下载

图 3 | 不同高度层的温室气体监测技术来源：“京津冀城市群高时空分辨率碳排放监测及应用示范”项目组京津冀地区面积 21.6 万平方公里，人口达到1.1 亿。GDP 占全国的 11%，其中钢铁产量占全国的28.4%，煤炭消费强度更是达到全球平均的 30 倍。因此京津冀区域是全球碳排放强度最大的区域之一。在科技部重点研发专项项目“京津冀城市群高时空分辨率碳排放监测及应用示范”支持下，中国科学院大气物理研究所牵头，国内 16 家单位参与，于 2018 年起逐步建立了京津冀城市群碳监测网络[1]。该网络首次在中国建立了国际前沿的城市群天、空、地大气 CO2 综合观测体系。如图 1 所示，观测体系包括 3 颗国际碳卫星和 3 颗我国自主碳卫星或碳载荷、6 个高精度 CO2 基准站、200 余个站点组成的高密度 CO2 观测网、十余辆移动观测车、2 架大气探测飞机、大气廓线采样、CO2 激光雷达扫描等，其中高精度基准站和高密度观测网开展连续观测，而飞机、观测车、激光雷达开展定期强化观测。高精度监测系统的进样口一般安装在具有较高高度的观测塔塔顶，结合高精度光腔衰荡光谱（CRDS）法 CO2 分析仪配套了进样模块、除水模块以及自动标定模块，实现了无人值守站点的全自动化观测（图 2）。在垂直观测方面，建立了不同高度层的温室气体垂直观测体系，综合利用梯度塔、CO2 激光雷达、大气探测飞机和平流层探空气球实现了从近地面到 30km 高度的分层 CO2 高精度观测技术，各项技术分别针对近地层、边界层内、对流层内的温室气体分布（图 3）。此外，针对城市群 CO2 浓度变化大的特点，还研制了低成本中精度传感器，200 多个站的高密度监测网的 CO2 精度为 1-5ppm（1%），揭示城市 CO2 高时空变化特征和规律。以上观测数据进入大数据融合同化系统，应用贝 叶 斯 反 演（Bayesian Inversion） 和 局 地 集 合 卡 尔曼 滤 波（LETKF-C）2 种 方 法 研 制 了 空 间 分 辨 率 为1km×1km、时间分辨率为 1 小时的高时空分辨率碳同化反演系统，同化反演结果与先验清单在京津冀城市尺度差异为 5-12%。同时建立的 1km 逐小时的生物圈碳通量模型（VEGAS_Regional）实现了碳的水平传输、人口和动物呼吸碳排放的模拟。应用该系统可分离出新冠疫情、生物圈和天气对大气 CO2 浓度的定量影响。开发网格化的碳排放清单，然后通过多源数据融合技术与同化系统模拟产生城市群高时空分辨率碳监测信息，并通...