專家顧問(wèn)：清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系副教授 劉竹 博士 竇新宇

工業(yè)革命以來(lái)，人類活動(dòng)排放大量二氧化碳，超出森林、海洋等傳統(tǒng)碳匯的吸收限度，導(dǎo)致氣候變化日益加劇。為應(yīng)對(duì)氣候變化，世界各國(guó)積極制定碳排放控制目標(biāo)及減排預(yù)案，并陸續(xù)設(shè)定碳中和時(shí)間表。

作為碳中和進(jìn)程可視化的重要工具和評(píng)判國(guó)家碳達(dá)峰水平的重要依據(jù)，碳數(shù)據(jù)已成為應(yīng)對(duì)氣候變化與制定相關(guān)政策的基礎(chǔ)。

近日，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系副教授劉竹及其研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了以天為單位的全球首個(gè)近實(shí)時(shí)天尺度碳排放地圖GRACED，將碳排放時(shí)空動(dòng)態(tài)研究從“過(guò)去時(shí)”發(fā)展到“現(xiàn)在時(shí)”，為碳中和目標(biāo)科學(xué)精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支撐。

碳數(shù)據(jù)獲關(guān)注

近實(shí)時(shí)天尺度碳排放地圖發(fā)布

劉竹認(rèn)為，除了關(guān)注碳排放的量，還需要知道碳排放從哪里來(lái)，以及碳排放的變化和未來(lái)趨勢(shì)?？茖W(xué)、可靠、可追溯的高分辨率碳排放地圖能夠提供碳排放關(guān)鍵地理位置信息，是應(yīng)對(duì)氣候變化研究的核心數(shù)據(jù)之一。

以往的碳排放地圖受技術(shù)限制，僅能將以年為單位的歷史排放數(shù)據(jù)進(jìn)行空間展示，難以反映碳排放時(shí)空動(dòng)態(tài)演變。而全球碳減排與碳中和目標(biāo)依賴于及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的碳排放動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及政策評(píng)估，迫切需要建立新的碳排放時(shí)空定量方法。

實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)高分辨率的碳排放時(shí)空量化，需要實(shí)現(xiàn)碳排放源的精細(xì)量化及碳排放變化過(guò)程動(dòng)態(tài)捕捉。近年來(lái)，衛(wèi)星遙感、傳感器等技術(shù)帶來(lái)的多源、多維度數(shù)據(jù)，以及云計(jì)算平臺(tái)等提供的海量數(shù)據(jù)處理能力，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。

在此背景下，劉竹研究團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)，提出基于近實(shí)時(shí)碳排放量化方法和參數(shù)模型的碳排放空間量化模式——全球首個(gè)近實(shí)時(shí)天尺度碳排放地圖GRACED，可實(shí)現(xiàn)碳排放地圖近實(shí)時(shí)更新，成功將全球碳排放時(shí)空動(dòng)態(tài)研究從“過(guò)去時(shí)”推進(jìn)到“現(xiàn)在時(shí)”。

研究涉及多個(gè)領(lǐng)域

打破數(shù)據(jù)和技術(shù)壁壘

涵蓋超過(guò)70%的全球電力和工業(yè)排放、85%的地面運(yùn)輸排放以及近100%的住宅和航空業(yè)燃料排放的高分辨率活動(dòng)數(shù)據(jù)，覆蓋全球90%以上的二氧化碳排放量，包括電力、工業(yè)、居民消費(fèi)、地面交通、國(guó)內(nèi)航空、國(guó)際航空、國(guó)際海運(yùn)等全球7個(gè)主要二氧化碳排放部門……記錄自2019年1月1日以來(lái)全球碳排放天變化的GRACED，是一份具有天尺度分辨率的分部門、近實(shí)時(shí)全球碳排放地圖。

據(jù)團(tuán)隊(duì)成員竇新宇介紹，對(duì)于GRACED的研究，打破了原有數(shù)據(jù)和技術(shù)壁壘。研究通過(guò)將碳排放定量評(píng)估中的活動(dòng)因子進(jìn)行參數(shù)化處理和分解，運(yùn)用地面觀測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)及電網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)，反演碳排放參數(shù)數(shù)據(jù)的時(shí)空變化，構(gòu)建基于算法的天尺度全球近實(shí)時(shí)碳排放核算理論和方法模型。

GRACED更為先進(jìn)之處在于，可以精準(zhǔn)反映周末及工作日、全球重點(diǎn)城市的關(guān)鍵排放區(qū)域碳排放實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化以及新冠肺炎疫情對(duì)碳排放的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)影響。

數(shù)據(jù)顯示，全球絕大多數(shù)區(qū)域周末碳排放量低于工作日，發(fā)達(dá)地區(qū)的工作日和周末之間排放差異比欠發(fā)達(dá)地區(qū)更為明顯。2020年，北京、上海、武漢等城市碳排放量在1月末受到疫情沖擊，出現(xiàn)明顯下降，但在疫情得到控制后趨于平穩(wěn)。洛杉磯、巴黎、約翰內(nèi)斯堡等城市在當(dāng)年4月、5月出現(xiàn)排放顯著下降的情況。

國(guó)際認(rèn)可度高

研究成果應(yīng)用前景廣闊

相較于以年為單位呈現(xiàn)的碳排放地圖，GRACED可展示排放源的種類、來(lái)源和時(shí)空分布特征，能夠反映人類活動(dòng)變化導(dǎo)致的碳排放時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征，包括氣候、季節(jié)對(duì)碳排放的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化等。

基于此，決策者和研究人員可根據(jù)區(qū)域資源配置與行業(yè)發(fā)展，因地制宜對(duì)碳排放源進(jìn)行全過(guò)程追蹤和量化，為區(qū)域環(huán)境治理協(xié)同機(jī)制分析與政策建議提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

目前，GRACED已被國(guó)際社會(huì)廣泛應(yīng)用，其中，世界氣象組織的《2021年聯(lián)合科學(xué)報(bào)告》、全球碳計(jì)劃的《2021年全球碳預(yù)算報(bào)告》和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署的《2021年排放差距報(bào)告》等均采用了GRACED的相關(guān)數(shù)據(jù)。

劉竹表示，GRACED可支撐多個(gè)國(guó)家和地區(qū)開(kāi)展針對(duì)性的碳排放評(píng)估，利于及時(shí)調(diào)整各類氣候政策措施，從而賦能碳中和目標(biāo)科學(xué)精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。

據(jù)悉，該項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金以及求是科技基金會(huì)的支持。

（責(zé)任編輯：張林）