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一、碳監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)介

碳監(jiān)測(cè)通過(guò)綜合觀測(cè)、結(jié)合數(shù)值模擬、統(tǒng)計(jì)分析等手段，獲取溫室氣體排放強(qiáng)度、環(huán)境中濃度、生態(tài)系統(tǒng)碳匯等碳源匯狀況及其變化趨勢(shì)信息，為應(yīng)對(duì)氣候變化研究和管理提供服務(wù)支撐。主要監(jiān)測(cè)對(duì)象為《京都議定書(shū)》和《多哈修正案》中規(guī)定控制的7種人為活動(dòng)排放的溫室氣體，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氨（N2O）氫氟化碳（HFCs）、全氯化碳（PFCs）、六氯化硫（SF₆）和三氯化氨（NF3）。

二、重點(diǎn)行業(yè)排放源監(jiān)測(cè)

排放源監(jiān)測(cè)主要指通過(guò)手工或自動(dòng)監(jiān)測(cè)手段，對(duì)能源活動(dòng)、工業(yè)過(guò)程等典型源排放的溫室氣體排放量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的行為。

二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等溫室氣體排放與大氣污染物排放具有同根、同源、同過(guò)程的特點(diǎn)，統(tǒng)籌溫室氣體與大氣污染物排放監(jiān)測(cè)，夯實(shí)溫室氣體排放監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)，有助于評(píng)估與驗(yàn)證溫室氣體核算方法和排放因子的科學(xué)性，支撐建立符合中國(guó)實(shí)際情況的溫室氣體核算體系；同時(shí)，也可以豐富我國(guó)碳排放交易中排放量的確定方法，推動(dòng)企業(yè)碳排放與污染物排放的協(xié)同監(jiān)測(cè)監(jiān)管。

二氧化碳排放主要源自能源活動(dòng)和工業(yè)過(guò)程，其中固定源燃料燃燒占比約85%，其余為建材、冶煉等環(huán)節(jié)貢獻(xiàn)。二氧化碳排放監(jiān)測(cè)主要依托連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)，即通過(guò)對(duì)排放口二氧化碳濃度和排氣流量開(kāi)展自動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)二氧化碳的排放量變化情況，該技術(shù)在美國(guó)、歐盟已有成熟應(yīng)用，在我國(guó)處于試點(diǎn)研究階段。

甲烷排放主要來(lái)自于能源生產(chǎn)，如石油天然氣、煤炭開(kāi)采過(guò)程中的逃逸排放，占比近90%。石油天然氣開(kāi)采行業(yè)甲烷逃逸主要來(lái)自組件密封點(diǎn)和敞開(kāi)液面的泄漏，主要依托揮發(fā)性有機(jī)物泄漏檢測(cè)協(xié)同開(kāi)展監(jiān)測(cè)，估算泄漏排放水平。煤炭開(kāi)采過(guò)程中的甲烷逃逸主要包括在產(chǎn)煤礦井工開(kāi)采、露天開(kāi)采過(guò)程中的逃逸，廢棄煤礦的逃逸，以及礦后活動(dòng)的逃逸等，其中井工開(kāi)采方面國(guó)際國(guó)內(nèi)多采用甲烷連續(xù)監(jiān)測(cè)手段開(kāi)展監(jiān)測(cè)，露天開(kāi)采、廢棄煤礦和礦后活動(dòng)多基于產(chǎn)品產(chǎn)量進(jìn)行估算。

三、生態(tài)系統(tǒng)碳匯監(jiān)測(cè)

對(duì)土地生態(tài)類(lèi)型及變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)；開(kāi)展生態(tài)地面監(jiān)測(cè)，在生態(tài)系統(tǒng)樣地對(duì)生物量、植物群落物種組成、機(jī)構(gòu)與功能進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

四、大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)

大氣中的溫室氣體濃度升高是造成全球氣候變暖主要原因。從上個(gè)世紀(jì)六十年代前后，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始監(jiān)測(cè)大氣中的溫室氣體濃度，逐步形成了全球-區(qū)域-國(guó)家-城市等不同尺度的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。目前，世界氣象組織（WMO）組建了全球最大、功能最全的國(guó)際性大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)（GAW），通過(guò)31個(gè)全球大氣本底站、400多個(gè)區(qū)域大氣本底站以及飛機(jī)和輪船上攜帶的二氧化碳探測(cè)儀測(cè)得的數(shù)據(jù)整合而得全球溫室氣體濃度。生態(tài)環(huán)境部依托國(guó)家背景站初步建立了覆蓋我國(guó)大部地區(qū)的溫室氣體本底濃度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，在福建武夷山、內(nèi)蒙古呼倫貝爾、湖北神農(nóng)架、云南麗江、廣東南嶺、四川海螺溝、青海門(mén)源、山東長(zhǎng)島、山西龐泉溝、海南西沙和南沙等11個(gè)站開(kāi)展了溫室氣體監(jiān)測(cè)。

五、碳遙感監(jiān)測(cè)

衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)、走航、地基遙感監(jiān)測(cè)是獲取大氣中溫室氣體濃度及其排放來(lái)源的重要技術(shù)手段。

1.衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)

以遙感衛(wèi)星為平臺(tái)，在幾百公里甚至更遠(yuǎn)距離外的太空，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地球大氣的大范圍觀測(cè)。二氧化碳、甲烷等溫室氣體擁有獨(dú)特的光譜特性，就像我們每個(gè)人都有獨(dú)一無(wú)二的指紋。利用溫室氣體的指紋光譜，就能從衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)里獲取溫室氣體濃度分布。因此，可以用衛(wèi)星來(lái)捕捉溫室氣體的含量及變化。

目前，國(guó)際上用于監(jiān)測(cè)溫室氣體的在軌衛(wèi)星，國(guó)外主要有美國(guó)的OCO衛(wèi)星、日本的GOSAT衛(wèi)星、歐洲的Sentinel-5P衛(wèi)星、加拿大的GHGsat衛(wèi)星等，其中GHGsat具有幾十米的高空間分辨率，可以有效監(jiān)測(cè)甲烷等異常排放源。我國(guó)主要有碳衛(wèi)星、高光譜觀測(cè)衛(wèi)星和大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星等。

2.無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)

利用無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)搭載高精度溫室氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備，可實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)獲取局部或廣闊區(qū)域的溫室氣體三維濃度分布情況。結(jié)合氣象要素監(jiān)測(cè)及碳排放反演模型，可進(jìn)一步開(kāi)展區(qū)域碳排放量評(píng)估。

3.走航監(jiān)測(cè)

利用溫室氣體走航監(jiān)測(cè)車(chē)搭載高精度、高靈敏度溫室氣體探測(cè)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)城市、工業(yè)園區(qū)、重點(diǎn)企業(yè)的溫室氣體（CO2、CH4、N2O等）在線監(jiān)測(cè)評(píng)估，精準(zhǔn)定位排放源，快速高效服務(wù)溫室氣體控排監(jiān)管。

4.地基遙感監(jiān)測(cè)

通過(guò)在監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界處布設(shè)地基高分辨光譜儀監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，結(jié)合實(shí)地的地形、地貌及風(fēng)速、風(fēng)向等信息，可監(jiān)測(cè)重點(diǎn)企業(yè)及排放區(qū)域的溫室氣體柱濃度并估算其碳排放量。利用地基遙感高精度溫室氣體柱濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果可對(duì)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品進(jìn)行精度驗(yàn)證。

六、海洋與濱海濕地碳源匯監(jiān)測(cè)

1.海洋碳庫(kù)

海洋對(duì)于減緩氣候變化具有舉足輕重的作用。海洋碳庫(kù)約是陸地碳庫(kù)的20倍，且海洋碳儲(chǔ)藏時(shí)間尺度比陸地生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)的多。全球大洋吸收了工業(yè)革命以來(lái)人類(lèi)排放CO2總量的1/3，目前每年從大氣吸收COz達(dá)20億噸，約占全球CO2排放量的1/4。海洋吸收CO2的主要機(jī)制包括“溶解度泵”、“碳酸鹽泵”、“生物泵”及“微型生物碳泵”。

目前海洋碳監(jiān)測(cè)的手段日益多元化，可通過(guò)船基航次調(diào)查、浮標(biāo)原位長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)及遙感衛(wèi)星反演等多種方式共同進(jìn)行、相輔相成?，F(xiàn)有監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，我國(guó)監(jiān)測(cè)海域總體吸收大氣CO2，全年表現(xiàn)為大氣CO2的弱匯，吸收強(qiáng)度由冬季到春季逐漸減弱，夏季和秋季則轉(zhuǎn)換為向大氣釋放CO2，表層海水溫度、長(zhǎng)江等沖淡水輸入、生物活動(dòng)以及強(qiáng)烈的水體垂直混合作用是影響監(jiān)測(cè)海域大氣CO2源匯格局變動(dòng)的重要因素。

2.濱海濕地碳庫(kù)

濱海藍(lán)碳廣義上指鹽沼濕地、紅樹(shù)林和海草床等海岸帶高等植物以及浮游植物、藻類(lèi)和貝類(lèi)生物等，在自身生長(zhǎng)和微生物共同作用下，將大氣中的CO2吸收、轉(zhuǎn)化并長(zhǎng)期保存到海岸帶底泥中的這部分碳，以及其中一部分從海岸帶向近海大洋輸出的有機(jī)碳。濱海濕地類(lèi)型中的紅樹(shù)林、鹽沼濕地和海草床是公認(rèn)的三大濱海藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)。相比于陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯作用，海洋生態(tài)系統(tǒng)的碳匯具有碳循環(huán)周期長(zhǎng)、固碳效果持久等特點(diǎn)。

渦度相關(guān)觀測(cè)技術(shù)和理論的不斷發(fā)展為探討生態(tài)系統(tǒng)尺度的CO2和CH4交換的時(shí)空變化提供了新途徑，成為長(zhǎng)期測(cè)算生態(tài)系統(tǒng)碳通量最可靠和切實(shí)可行的方法，被認(rèn)為是現(xiàn)今能直接測(cè)定陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣間物質(zhì)與能量交換通量的標(biāo)準(zhǔn)方法。