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近实时碳地图赋能碳中和目标实现
全球碳排放时空动态研究从“过去时”到“现在时”

发布时间:2021年11月24日 来源:中国气象报社

  专家顾问:清华大学地球系统科学系副教授 刘竹 博士 窦新宇

  工业革命以来,人类活动排放大量二氧化碳,超出森林、海洋等传统碳汇的吸收限度,导致气候变化日益加剧。为应对气候变化,世界各国积极制定碳排放控制目标及减排预案,并陆续设定碳中和时间表。

  作为碳中和进程可视化的重要工具和评判国家碳达峰水平的重要依据,碳数据已成为应对气候变化与制定相关政策的基础。

  近日,清华大学地球系统科学系副教授刘竹及其研究团队构建了以天为单位的全球首个近实时天尺度碳排放地图GRACED,将碳排放时空动态研究从“过去时”发展到“现在时”,为碳中和目标科学精准实现提供数据支撑。

  碳数据获关注

  近实时天尺度碳排放地图发布

  刘竹认为,除了关注碳排放的量,还需要知道碳排放从哪里来,以及碳排放的变化和未来趋势。科学、可靠、可追溯的高分辨率碳排放地图能够提供碳排放关键地理位置信息,是应对气候变化研究的核心数据之一。

  以往的碳排放地图受技术限制,仅能将以年为单位的历史排放数据进行空间展示,难以反映碳排放时空动态演变。而全球碳减排与碳中和目标依赖于及时、准确、可靠的碳排放动态监测及政策评估,迫切需要建立新的碳排放时空定量方法。

  实现近实时高分辨率的碳排放时空量化,需要实现碳排放源的精细量化及碳排放变化过程动态捕捉。近年来,卫星遥感、传感器等技术带来的多源、多维度数据,以及云计算平台等提供的海量数据处理能力,为实现这一目标奠定了基础。

  在此背景下,刘竹研究团队领衔国内外研究机构,提出基于近实时碳排放量化方法和参数模型的碳排放空间量化模式——全球首个近实时天尺度碳排放地图GRACED,可实现碳排放地图近实时更新,成功将全球碳排放时空动态研究从“过去时”推进到“现在时”。

  研究涉及多个领域

  打破数据和技术壁垒

  涵盖超过70%的全球电力和工业排放、85%的地面运输排放以及近100%的住宅和航空业燃料排放的高分辨率活动数据,覆盖全球90%以上的二氧化碳排放量,包括电力、工业、居民消费、地面交通、国内航空、国际航空、国际海运等全球7个主要二氧化碳排放部门……记录自2019年1月1日以来全球碳排放天变化的GRACED,是一份具有天尺度分辨率的分部门、近实时全球碳排放地图。

  据团队成员窦新宇介绍,对于GRACED的研究,打破了原有数据和技术壁垒。研究通过将碳排放定量评估中的活动因子进行参数化处理和分解,运用地面观测数据、卫星遥感数据及电网监测数据等多源数据,反演碳排放参数数据的时空变化,构建基于算法的天尺度全球近实时碳排放核算理论和方法模型。

  GRACED更为先进之处在于,可以精准反映周末及工作日、全球重点城市的关键排放区域碳排放实时动态变化以及新冠肺炎疫情对碳排放的实时动态影响。

  数据显示,全球绝大多数区域周末碳排放量低于工作日,发达地区的工作日和周末之间排放差异比欠发达地区更为明显。2020年,北京、上海、武汉等城市碳排放量在1月末受到疫情冲击,出现明显下降,但在疫情得到控制后趋于平稳。洛杉矶、巴黎、约翰内斯堡等城市在当年4月、5月出现排放显著下降的情况。

  国际认可度高

  研究成果应用前景广阔

  相较于以年为单位呈现的碳排放地图,GRACED可展示排放源的种类、来源和时空分布特征,能够反映人类活动变化导致的碳排放时空动态变化特征,包括气候、季节对碳排放的实时动态变化等。

  基于此,决策者和研究人员可根据区域资源配置与行业发展,因地制宜对碳排放源进行全过程追踪和量化,为区域环境治理协同机制分析与政策建议提供基础数据支撑。

  目前,GRACED已被国际社会广泛应用,其中,世界气象组织的《2021年联合科学报告》、全球碳计划的《2021年全球碳预算报告》和联合国环境规划署的《2021年排放差距报告》等均采用了GRACED的相关数据。

  刘竹表示,GRACED可支撑多个国家和地区开展针对性的碳排放评估,利于及时调整各类气候政策措施,从而赋能碳中和目标科学精准实现。

  据悉,该项研究得到国家自然科学基金、北京市自然科学基金以及求是科技基金会的支持。

  (责任编辑:张林)

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