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一、碳監(jian)測(ce)簡(jian)介

碳(tan)監測通(tong)過綜(zong)合(he)觀測、結合(he)數值模擬、統計(ji)分析等手段，獲(huo)取溫室氣體排放(fang)強度(du)(du)、環境中濃度(du)(du)、生態系統碳(tan)匯等碳(tan)源(yuan)匯狀況及其變化趨(qu)勢(shi)信息，為(wei)應對氣候變化研究和管理提供(gong)服務支撐(cheng)。主(zhu)要(yao)監測對象為(wei)《京都議定書(shu)》和《多哈修正案(an)》中規定控制的7種人為活動排放的(de)溫室氣(qi)體，包括二氧化碳（CO2）、甲烷(wan)（CH4）、氧化亞氨（N2O）氫氟化碳(tan)（HFCs）、全氯(lv)化碳（PFCs）、六(liu)氯化硫（SF₆）和(he)三氯(lv)化氨（NF3）。

二、重點行業(ye)排(pai)放源監測

排放(fang)(fang)源(yuan)監(jian)測主要指通過手工或自動監(jian)測手段，對能源(yuan)活(huo)動、工業過程等典型源(yuan)排放(fang)(fang)的溫室氣體(ti)排放(fang)(fang)量進行監(jian)測的行為。

二(er)氧(yang)化碳（CO2）、甲烷（CH4）等溫(wen)室氣(qi)體(ti)排(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)與(yu)(yu)大氣(qi)污(wu)(wu)染(ran)物(wu)排(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)具有(you)同根、同源(yuan)、同過程(cheng)的(de)特(te)點，統籌溫(wen)室氣(qi)體(ti)與(yu)(yu)大氣(qi)污(wu)(wu)染(ran)物(wu)排(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)監(jian)測，夯實溫(wen)室氣(qi)體(ti)排(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)監(jian)測基礎，有(you)助于評估與(yu)(yu)驗證溫(wen)室氣(qi)體(ti)核算方法(fa)和排(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)因(yin)子(zi)的(de)科學性，支撐(cheng)建立(li)符合中國(guo)實際情況的(de)溫(wen)室氣(qi)體(ti)核算體(ti)系；同時，也可以豐富我國(guo)碳排(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)交(jiao)易中排(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)量(liang)的(de)確定方法(fa)，推動企業碳排(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)與(yu)(yu)污(wu)(wu)染(ran)物(wu)排(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)的(de)協同監(jian)測監(jian)管(guan)。

二氧化碳排放主要源(yuan)自能源(yuan)活動和工(gong)業過程(cheng)，其中固定源(yuan)燃料燃燒占(zhan)比約(yue)85%，其(qi)余為(wei)建(jian)材、冶煉等環節貢獻。二氧(yang)化碳排放(fang)監(jian)測(ce)主要(yao)依托連(lian)續監(jian)測(ce)技(ji)術(shu)，即通(tong)過對排放(fang)口(kou)二氧(yang)化碳濃度和排氣流量開(kai)展自動(dong)監(jian)測(ce)，實時(shi)連(lian)續監(jian)測(ce)二氧(yang)化碳的(de)排放(fang)量變化情(qing)況(kuang)，該技(ji)術(shu)在(zai)美(mei)國、歐(ou)盟(meng)已(yi)有(you)成熟應用，在(zai)我(wo)國處于(yu)試點研(yan)究階(jie)段(duan)。

甲烷排(pai)放主要來(lai)自于(yu)能(neng)源生產，如(ru)石油(you)天然氣、煤炭開采過程中的逃逸排(pai)放，占比近90%。石油天(tian)然氣開(kai)(kai)采(cai)行業甲烷(wan)逃(tao)逸(yi)主要(yao)來自組件密封點和敞(chang)開(kai)(kai)液面的(de)泄漏(lou)(lou)，主要(yao)依托(tuo)揮發性有機物泄漏(lou)(lou)檢測協同開(kai)(kai)展監測，估算泄漏(lou)(lou)排(pai)放水平。煤(mei)(mei)炭開(kai)(kai)采(cai)過(guo)程中(zhong)的(de)甲烷(wan)逃(tao)逸(yi)主要(yao)包括在(zai)產(chan)煤(mei)(mei)礦(kuang)井工開(kai)(kai)采(cai)、露天(tian)開(kai)(kai)采(cai)過(guo)程中(zhong)的(de)逃(tao)逸(yi)，廢棄煤(mei)(mei)礦(kuang)的(de)逃(tao)逸(yi)，以及礦(kuang)后活動的(de)逃(tao)逸(yi)等，其中(zhong)井工開(kai)(kai)采(cai)方(fang)面國際(ji)國內多采用(yong)甲烷連續監(jian)測手段開展監(jian)測，露天開采、廢(fei)棄煤(mei)礦和(he)礦后活動多基于產品產量進行估(gu)算。

三、生態系(xi)統碳匯監測(ce)

對土地(di)生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)類型及變化進行監(jian)測；開展生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)地(di)面監(jian)測，在生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)系統樣(yang)地(di)對生(sheng)(sheng)物(wu)量、植物(wu)群落物(wu)種組成、機構與功(gong)能進行監(jian)測。

四(si)、大氣溫室氣體監測

大(da)氣中的(de)溫室(shi)氣體濃(nong)(nong)度升高(gao)是造成全(quan)球氣候(hou)變(bian)暖主要(yao)原因。從上(shang)個(ge)世紀六十年代前后，國內(nei)外開始監(jian)測大(da)氣中的(de)溫室(shi)氣體濃(nong)(nong)度，逐步形(xing)成了全(quan)球-區域-國家-城(cheng)市等(deng)不(bu)同尺度(du)的監測網(wang)絡。目前，世(shi)界氣象(xiang)組織（WMO）組建了全球(qiu)最(zui)大、功能最(zui)全的國際性大氣溫(wen)室氣體監測網絡（GAW），通(tong)過31個(ge)全球大氣本底站、400多(duo)個(ge)區域大氣(qi)本底站以及飛機和輪船上攜(xie)帶的二氧化碳(tan)探測儀測得的數據整合而得全(quan)球溫室(shi)氣(qi)體濃(nong)度。生態(tai)環境部依托國(guo)家背景站初步(bu)建(jian)立了覆蓋我國(guo)大部地區的溫室(shi)氣(qi)體本底濃(nong)度監(jian)測網絡，在福建(jian)武(wu)夷山(shan)、內蒙(meng)古呼(hu)倫貝爾、湖北(bei)神農架、云南(nan)麗(li)江、廣東南(nan)嶺(ling)、四川海(hai)螺溝、青海(hai)門源、山東長島、山西龐泉溝、海南西沙(sha)和南沙(sha)等(deng)11個站開展了溫室氣體監測。

五、碳遙感監測

衛星、無人(ren)機、走航、地(di)基遙(yao)感監測是獲取大(da)氣中(zhong)溫室氣體濃度及其排放來(lai)源的(de)重要技(ji)術手段。

1.衛星遙感監測

以(yi)遙感衛星為平臺，在幾(ji)百公里甚(shen)至(zhi)更遠距離外的(de)(de)太空(kong)，可(ke)以(yi)實現對地球大(da)氣的(de)(de)大(da)范(fan)圍(wei)觀測。二氧化(hua)碳、甲烷等(deng)溫室(shi)氣體擁有獨特(te)的(de)(de)光譜特(te)性，就(jiu)(jiu)像我們每個人都(dou)有獨一無二的(de)(de)指(zhi)紋。利用溫室(shi)氣體的(de)(de)指(zhi)紋光譜，就(jiu)(jiu)能從衛星的(de)(de)觀測數據(ju)里獲(huo)取溫室(shi)氣體濃度分布。因此，可(ke)以(yi)用衛星來(lai)捕捉溫室(shi)氣體的(de)(de)含量及(ji)變化(hua)。

目前(qian)，國際上用于監測溫室氣體(ti)的(de)在軌衛星(xing)，國外主要有美國的(de)OCO衛星(xing)、日(ri)本的GOSAT衛(wei)星、歐洲(zhou)的Sentinel-5P衛星、加拿(na)大的GHGsat衛星等，其中GHGsat具有幾十米的高(gao)(gao)空間分辨率，可以(yi)有效(xiao)監測(ce)甲烷等異常排放源。我國主要有碳(tan)衛星、高(gao)(gao)光譜觀測(ce)衛星和大氣環境監測(ce)衛星等。

2.無人機監(jian)測

利用無人機飛行平臺搭(da)載高(gao)精度溫室(shi)氣(qi)體(ti)監測(ce)設備，可(ke)實時、動(dong)態(tai)獲取局部或廣闊區(qu)(qu)域(yu)的溫室(shi)氣(qi)體(ti)三維濃(nong)度分布(bu)情(qing)況。結合氣(qi)象(xiang)要(yao)素監測(ce)及(ji)碳排放(fang)反演模型，可(ke)進(jin)一步開展(zhan)區(qu)(qu)域(yu)碳排放(fang)量評估。

3.走航監測

利用溫(wen)室(shi)氣體(ti)走航監測車(che)搭載高精度(du)、高靈敏度(du)溫(wen)室(shi)氣體(ti)探測設備，可(ke)實現城(cheng)市、工(gong)業園區(qu)、重點(dian)企業的溫(wen)室(shi)氣體(ti)（CO2、CH4、N2O等）在(zai)線監(jian)(jian)測評估，精準定位排放源，快(kuai)速高效服務(wu)溫(wen)室氣體(ti)控排監(jian)(jian)管。

4.地基(ji)遙(yao)感監測

通過在監(jian)(jian)測(ce)區域(yu)邊界(jie)處布設地(di)基高分辨光譜儀監(jian)(jian)測(ce)站(zhan)點(dian)，結合(he)實地(di)的(de)地(di)形、地(di)貌(mao)及(ji)風(feng)速、風(feng)向等(deng)信息(xi)，可(ke)(ke)監(jian)(jian)測(ce)重點(dian)企業及(ji)排放區域(yu)的(de)溫室氣體(ti)(ti)柱濃度(du)并(bing)估算其碳排放量。利用地(di)基遙(yao)感高精(jing)度(du)溫室氣體(ti)(ti)柱濃度(du)監(jian)(jian)測(ce)結果(guo)可(ke)(ke)對(dui)衛星遙(yao)感監(jian)(jian)測(ce)產(chan)品進(jin)行精(jing)度(du)驗證。

六、海(hai)洋與濱(bin)海(hai)濕地碳(tan)源(yuan)匯監測

1.海洋碳(tan)庫(ku)

海洋對(dui)于減(jian)緩(huan)氣候(hou)變化(hua)具有舉足輕(qing)重的(de)作用。海洋碳庫約是(shi)陸地(di)碳庫的(de)20倍，且海(hai)洋碳(tan)儲(chu)藏時間尺(chi)度(du)比陸地生態系統長(chang)的多。全球大(da)洋吸收(shou)了工業(ye)革命以來人類排放CO2總(zong)量的1/3，目前每年從(cong)大氣吸收(shou)COz達20億噸，約占全球CO2排放(fang)量(liang)的1/4。海洋吸收CO2的主(zhu)要機制包括“溶解度泵(beng)”、“碳酸鹽(yan)泵”、“生物泵”及“微型生物碳泵”。

目前(qian)海洋(yang)碳監(jian)測的手段日益多(duo)元化，可通過(guo)船基航次調查、浮標原位(wei)長期監(jian)測及遙感(gan)衛星反(fan)演等(deng)多(duo)種方式共同進行、相輔相成。現有監(jian)測結果表明(ming)，我國監(jian)測海域總體吸收(shou)大氣(qi)CO2，全年表現為大氣CO2的弱(ruo)匯，吸收強度(du)由冬季(ji)到春季(ji)逐漸減弱(ruo)，夏季(ji)和秋季(ji)則轉換(huan)為(wei)向大(da)氣釋放CO2，表(biao)層海水(shui)(shui)溫(wen)度、長江等沖淡(dan)水(shui)(shui)輸入、生(sheng)物活動以及強烈的水(shui)(shui)體垂直混合作(zuo)用(yong)是影響監測(ce)海域大氣CO2源匯格(ge)局變動的重要因素(su)。

2.濱海濕(shi)地碳庫

濱海藍碳廣義(yi)上指鹽沼濕地、紅(hong)樹(shu)林和海草床等(deng)海岸帶高等(deng)植物(wu)(wu)以及(ji)浮游植物(wu)(wu)、藻類和貝(bei)類生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)等(deng)，在自身(shen)生(sheng)(sheng)長(chang)和微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)共同作用下(xia)，將大(da)氣中(zhong)的CO2吸收、轉(zhuan)化并長(chang)期保存(cun)到海(hai)岸帶底泥中(zhong)的(de)(de)這部(bu)分(fen)碳(tan)，以及其(qi)中(zhong)一部(bu)分(fen)從海(hai)岸帶向近海(hai)大洋(yang)輸出的(de)(de)有(you)機碳(tan)。濱海(hai)濕(shi)地(di)類(lei)型中(zhong)的(de)(de)紅(hong)樹林、鹽沼濕(shi)地(di)和海(hai)草床是公(gong)認的(de)(de)三(san)大濱海(hai)藍碳(tan)生態(tai)系(xi)統。相比于陸(lu)地(di)生態(tai)系(xi)統的(de)(de)碳(tan)匯作用，海(hai)洋(yang)生態(tai)系(xi)統的(de)(de)碳(tan)匯具有(you)碳(tan)循(xun)環周期長(chang)、固碳(tan)效果持久等(deng)特點。

渦度(du)相關(guan)觀測(ce)技術和理論的(de)不斷(duan)發(fa)展為探討(tao)生(sheng)態系(xi)統尺度(du)的(de)CO2和CH4交換的(de)(de)時(shi)空變化(hua)提供了新(xin)途徑，成為(wei)長期測算生態系統(tong)碳通量最可(ke)靠和(he)切實可(ke)行(xing)的(de)(de)方(fang)法，被認為(wei)是現(xian)今能直接(jie)測定(ding)陸(lu)地(di)生態系統(tong)與大氣間物質與能量交換通量的(de)(de)標準方(fang)法。