中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 近日，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（空天院）遙感與數(shù)字地球全國重點(diǎn)實驗室石玉勝研究團(tuán)隊在大型燃煤電廠碳排放遙感反演估算領(lǐng)域取得重要突破。相關(guān)研究成果《基于軌道碳觀測衛(wèi)星 3 號和改進(jìn)高斯羽流模型的全球重點(diǎn)燃煤電廠CO?排放觀測研究》于近日在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域 TOP 期刊《清潔生產(chǎn)》在線發(fā)表。

燃煤電廠作為全球規(guī)模最大的點(diǎn)源碳排放主體，其碳排放量約占全球化石燃料燃燒總碳排放量的 50%，是人類活動碳排放估算的核心環(huán)節(jié)。因此，科學(xué)精準(zhǔn)地核算燃煤電廠碳排放，對全球碳盤點(diǎn)和電力行業(yè)碳核算意義重大，其精準(zhǔn)監(jiān)測與識別已成為當(dāng)前國際研究熱點(diǎn)。然而，傳統(tǒng)計算方式高度依賴電廠自報的燃料用量與碳排放系數(shù)乘積，既無法體現(xiàn)不同電廠、地區(qū)的實際排放差異，又因國際缺乏統(tǒng)一核算標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致估算結(jié)果難以對比驗證。衛(wèi)星遙感技術(shù)雖在重點(diǎn)源碳排放監(jiān)測上優(yōu)勢顯著，卻面臨背景干擾、大氣穩(wěn)定性誤差及煙羽（煙羽指煙囪中連續(xù)排出外形呈羽狀的煙體）抬升偏差等難題，致使碳排放反演誤差高達(dá) 50%，成為全球碳衛(wèi)星遙感監(jiān)測體系的關(guān)鍵漏洞。

針對上述問題，該研究團(tuán)隊基于美國軌道碳觀測衛(wèi)星3 號（OCO-3），創(chuàng)新提出“兩段線性回歸融合高斯函數(shù)擬合”模式優(yōu)化算法，大幅提升碳排放背景值識別效率；運(yùn)用曼惠特尼秩和檢驗，開發(fā)動態(tài)風(fēng)向校正算法，增強(qiáng)煙羽軌跡反演精準(zhǔn)度；構(gòu)建基于大氣穩(wěn)定性分級響應(yīng)機(jī)制的煙羽抬升模型，精確刻畫煙氣動態(tài)抬升過程，首次實現(xiàn)大型燃煤電廠二氧化碳排放的高精度動態(tài)量化與制圖。

全球燃煤電廠煙羽可視化

研究數(shù)據(jù)顯示，改進(jìn)后的高斯煙羽模型成功量化全球14座大型燃煤電廠二氧化碳排放量（21.54-82.3千噸/日），反演精度顯著提升（R值最高達(dá)0.863、平均達(dá)0.703，R值為觀測值與模擬值的擬合程度）。其中，風(fēng)向優(yōu)化技術(shù)有效降低衛(wèi)星捕捉的二氧化碳煙羽軌跡誤差；動態(tài)背景校正策略精準(zhǔn)過濾數(shù)據(jù)干擾；融合大氣穩(wěn)定度的煙羽抬升模擬，減少垂直擴(kuò)散導(dǎo)致的誤差。該成果標(biāo)志著碳排放監(jiān)測從靜態(tài)清單向動態(tài)管控的重要轉(zhuǎn)變。

此項研究為全球重點(diǎn)源碳排放盤點(diǎn)核查提供了客觀有效的技術(shù)手段，為監(jiān)測點(diǎn)源碳排放偷排漏排提供新方法，為碳交易稽查與減排政策校準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)。不僅有助于全球、國家及熱點(diǎn)區(qū)域制定碳補(bǔ)償與減緩政策，助力我國碳盤點(diǎn)及重點(diǎn)行業(yè)減排效力評估，還為厘清全球碳循環(huán)過程與機(jī)制、實現(xiàn)精準(zhǔn)全球碳盤點(diǎn)提供關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。

空天院碩士生周志濤為論文第一作者，研究員石玉勝為論文通訊作者。