大型城市碳監(jiān)測評估怎么做？對于其他城市又有哪些借鑒意義？

碳監(jiān)測布點有何要求？如何整合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和資源開展碳監(jiān)測網(wǎng)絡的研究和建設？作為超大城市，上海大氣環(huán)境溫室氣體立體監(jiān)測體系的建設情況如何？對于其他城市又有哪些借鑒意義？

 

2021年，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《碳監(jiān)測評估試點工作方案》，聚焦區(qū)域、城市和重點行業(yè)3個層面，開展碳監(jiān)測評估試點，探索建立碳監(jiān)測評估技術方法體系。根據(jù)對城市能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、城市化水平、人口規(guī)模、區(qū)域分布等因素的綜合考慮，上海成為全國16座碳監(jiān)測評估試點城市之一，也是8座開展綜合試點的城市之一。

 

目前，上海已經(jīng)初步構建了基于“固定站點+無人機監(jiān)測+衛(wèi)星遙感”的多源大氣環(huán)境溫室氣體監(jiān)測體系，編制完成了高分辨率的城市網(wǎng)格化排放清單，推進了多層嵌套城市同化反演技術路線的示范應用。近日，記者就相關問題進行了實地采訪。

 

尋求“聯(lián)盟” 拓展了數(shù)據(jù)分析和應用渠道

 

為什么選擇上海作為試點？在上海市環(huán)境監(jiān)測中心副主任伏晴艷看來，其中的原因之一，是上海有基礎。

 

早在2008年，中國環(huán)境監(jiān)測總站組織全國31個省市開展了溫室氣體試點監(jiān)測。上海作為試點城市，在國控點盧灣師專附小設置了一個CO2監(jiān)測點位。2019年起，上海市又在崇明東灘、寶山楊行和奉賢海灣開展CO2監(jiān)測。

 

在生態(tài)碳通量監(jiān)測方面，目前上海市共有11個碳通量觀測塔，其中濕地類型6個，林地類型3個，農(nóng)田系統(tǒng)1個，大學城1個，為生態(tài)碳通量監(jiān)測提供了數(shù)據(jù)基礎。

 

此外，上海市以年度大氣污染物排放清單工作為基礎，2019年起增加了二氧化碳等溫室氣體排放清單的編制，這也為碳通量模型提供了網(wǎng)格化基礎清單。

 

“上海市高度重視試點工作，雖然有基礎，但我們掌握的基礎數(shù)據(jù)信息還不足以支撐試點工作。” 上海市環(huán)境監(jiān)測中心教授級高工劉啟貞表示。

 

解決這一問題，上海市環(huán)境監(jiān)測中心的做法是尋找“聯(lián)盟”。

 

時間回到2022年6月，一份邀請其加入“上海市碳監(jiān)測聯(lián)盟”的首批邀請函被分別送到了長三角環(huán)境氣象預報預警中心、上海市環(huán)境科學研究院和上海師范大學。“加強全市碳監(jiān)測評估技術單位之間的交流互動，促進相關資源、技術、信息和服務共享，搭建全市碳監(jiān)測評估寫作平臺，支撐上海市碳達峰、碳中和戰(zhàn)略任務”成為聯(lián)盟的宗旨。

 

此后，包括中科院高等研究院、上海市林業(yè)總站、復旦大學、上海交通大學在內的26家科研院所陸續(xù)加入聯(lián)盟。

 

“聯(lián)盟的成立實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享，也進一步拓展了數(shù)據(jù)的應用和分析渠道，為試點工作打下了堅實的基礎。”伏晴艷說。

 

反復協(xié)調 確定了監(jiān)測點位

 

除了數(shù)據(jù)的共享與應用，試點工作面臨的另一個難題是監(jiān)測點位的選擇。因為點位的選擇，是“你情我愿”的事情，所以在實際工作中，“反復評估、反復協(xié)調”成為常態(tài)。

 

以城市中建筑頂部碳監(jiān)測點的選擇為例，點位的選擇就面臨熱島環(huán)流、“街道風”環(huán)流風場不均一現(xiàn)象導致監(jiān)測代表性不足的問題。

 

所以選擇點位時，工作人員會使用風雷達繞行監(jiān)測、雷達連續(xù)監(jiān)測和建筑頂單點氣象監(jiān)測對比等評估和研究方法。

 

“大多數(shù)單位都愿意配合試點的工作。但在實際操作過程中，往往是通過過評估符合要求的點位，卻因為業(yè)主單位的安全或者經(jīng)營等因素，不能設置監(jiān)測站點。”上海市環(huán)境監(jiān)測中心的大氣監(jiān)測工程師楊勇表示，同樣的高度，另一處建筑物因為環(huán)流、風場等因素，可能代表性就不強，所以就要再次評估、推演。

 

“上海標志性的高樓我們幾乎都上去過，俯瞰過上海市最好的景觀。”說起點位的選擇楊勇打趣道。

 

最終，在充分考慮周邊地理環(huán)境、排放特點、基礎設施等因素的基礎上，上海初步確定了“7+1”個溫室氣體監(jiān)測站，其中7個分別位于嘉定外岡、寶山楊行、靜安國媒（上海國際新媒體產(chǎn)業(yè)基地）、青浦金澤、松江車墩、浦東張江和奉賢海灣，1個溫室氣體背景監(jiān)測站位于崇明東灘，作為參照。

 

這8個站點的設置充分考慮了上海的地形地貌、氣象等綜合環(huán)境因素，以及能源結構、產(chǎn)業(yè)布局等社會經(jīng)濟特點，具有很強的代表性。

 

多方比對 構建了監(jiān)測與核算體系

 

“建立碳監(jiān)測體系，很重要的一點是取得國際話語權。”劉啟貞介紹，國際上對溫室氣體排放量通用的是“自下而上”的核算方法，即基于活動水平和排放因子的乘積計算溫室氣體排放量。隨著技術的提升和形勢的需求，通過高精度環(huán)境監(jiān)測與同化反演即“自上而下”的計算溫室氣體排放量的方法，越來越迫切需要獲得關鍵技術突破以掌握應用。

 

據(jù)介紹，在監(jiān)測網(wǎng)絡建設的基礎上，上海市環(huán)境監(jiān)測中心基于GEOS-CHEM和WRF-CHEM的同化反演技術路線搭建完成，已經(jīng)完成全球同化系統(tǒng)為區(qū)域同化系統(tǒng)提供邊界限制條件的目標，建立了碳監(jiān)測反演模型。

 

監(jiān)測與核算系統(tǒng)是否科學合理？這個過程中，上海市環(huán)境監(jiān)測中心與浦東新區(qū)環(huán)境監(jiān)測站進行了多方的比對和驗證。

 

總高為632米的上海中心大廈，是上海市的最高建筑。從大廈5層的25米到最高處的632米，上海市布設了9個中精度二氧化碳監(jiān)測設備。

 

自2022年8月安裝于上海中心大廈各樓層，這套設備截至2023年3月已連續(xù)運行8個月內產(chǎn)生超300萬數(shù)據(jù)，為上海市CO2垂直觀測研究提供了有力支撐。

 

“除了上海中心的垂直觀測，我們還在出租車上安裝了監(jiān)測設備示范開展了溫室氣體車載移動監(jiān)測。中精度監(jiān)測設備的應用，為的是進一步完善溫室氣體立體監(jiān)測，評估、驗證監(jiān)測與核算體系的科學性與準確性。”劉啟貞說。

 

除了中精度監(jiān)測，高精度的監(jiān)測與核算準度是試點工作的關鍵。

 

據(jù)了解，一般情況下二氧化碳在環(huán)境中的濃度在400ppm左右，根據(jù)國際標準，對背景空氣二氧化碳的在線監(jiān)測可比性要求要達到0.1ppm。“所以，完善監(jiān)測體系更要提高監(jiān)測精度。”劉啟貞說。

 

為此，上海市選取了12家不同方法原理的高精度溫室氣體設備開展比對，并開展了儀器的線性、重復性、精密度以及大氣壓、溫度、水汽影響評估等工作，分析了各種原理技術的優(yōu)缺點，提出了設備國產(chǎn)化技術研發(fā)重點，為全國碳監(jiān)測設備選型提供了技術支撐。

 

“此外，上海試點工作中還有一個亮點是對電力、鋼鐵等重點行業(yè)溫室氣體的排放開展了在線監(jiān)測，以支持實地驗證碳排放監(jiān)測技術體系，提升排放監(jiān)測的準確性，并對基于監(jiān)測法和基于溫室氣體排放核算指南的排放量定量技術路線進行有效核算與驗證。這些正在為碳排放監(jiān)測的下一步工作積累經(jīng)驗，并為我國碳達峰總量核酸提供關鍵一手資料。” 污染源監(jiān)測室副主任裴冰說。