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?

文章來源:中國環(huán)境童克難2023-05-06 08:59

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(luò)的研究和建設(shè)?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(shè)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(shù)方法體系。根據(jù)對城市能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、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(gòu)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(shù)路線的示范應(yīng)用。近日,記者就相關(guān)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(yīng)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(chǔ)。
 
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(shè)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(xué)城1個,為生態(tài)碳通量監(jiān)測提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
 
此外,上海市以年度大氣污染物排放清單工作為基礎(chǔ),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(chǔ)清單。
 
“上海市高度重視試點工作,雖然有基礎(chǔ),但我們掌握的基礎(chǔ)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(yù)報預(yù)警中心、上海市環(huán)境科學(xué)研究院和上海師范大學(xué)。“加強全市碳監(jiān)測評估技術(shù)單位之間的交流互動,促進相關(guān)資源、技術(shù)、信息和服務(wù)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(wù)”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(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)在內(nèi)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(yīng)用和分析渠道,為試點工作打下了堅實的基礎(chǔ)。”伏晴艷說。
 
反復(fù)協(xié)調(diào) 確定了監(jiān)測點位
 
除了數(shù)據(jù)的共享與應(yīng)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(fù)評估、反復(fù)協(xié)調(diào)”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(fēng)”環(huán)流風(fēng)場不均一現(xiàn)象導(dǎo)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(fēng)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(shè)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(fēng)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(biāo)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(chǔ)設(shè)施等因素的基礎(chǔ)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(shè)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(jié)構(gòu)、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(gòu)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(quán)。”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(shù)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(guān)鍵技術(shù)突破以掌握應(yīng)用。
 
據(jù)介紹,在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)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(shù)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(biāo),建立了碳監(jiān)測反演模型。
 
監(jiān)測與核算系統(tǒng)是否科學(xué)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(shè)了9個中精度二氧化碳監(jiān)測設(shè)備。
 
自2022年8月安裝于上海中心大廈各樓層,這套設(shè)備截至2023年3月已連續(xù)運行8個月內(nèi)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(shè)備示范開展了溫室氣體車載移動監(jiān)測。中精度監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)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(xué)性與準(zhǔn)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(zhǔn)度是試點工作的關(guān)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(biāo)準(zhǔn),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(shè)備開展比對,并開展了儀器的線性、重復(fù)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(shù)的優(yōu)缺點,提出了設(shè)備國產(chǎn)化技術(shù)研發(fā)重點,為全國碳監(jiān)測設(shè)備選型提供了技術(shù)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(shù)體系,提升排放監(jiān)測的準(zhǔn)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(shù)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(guān)鍵一手資料。” 污染源監(jiān)測室副主任裴冰說。
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