福建省氣象局：融合多源數(shù)據(jù)提升溫室氣體監(jiān)測評估能力

為助力實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，福建省氣象局成立中國氣象局溫室氣體及碳中和監(jiān)測評估中心福建分中心（以下簡稱福建分中心），堅持以氣候變化背景下的溫室氣體動態(tài)監(jiān)測為導(dǎo)向，打造覆蓋范圍廣、涵蓋多源生態(tài)系統(tǒng)的溫室氣體監(jiān)測站網(wǎng)，融合多源立體觀測資料和模式數(shù)據(jù)，推動福建溫室氣體數(shù)值模式和同化業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建立，不斷提高溫室氣體及碳中和監(jiān)測評估綜合能力。目前，已完成福州、廈門站的溫室氣體數(shù)據(jù)收集和質(zhì)量控制分析，初步形成溫室氣體數(shù)據(jù)集。

 

溫室氣體數(shù)據(jù)質(zhì)量控制如何確保精度要求，能否建立天-空-地一體化的溫室氣體數(shù)據(jù)庫？如何實現(xiàn)較高分辨率的溫室氣體數(shù)值模式和同化技術(shù)？溫室氣體排放源到底有哪些，如何有效核算？怎樣動態(tài)評估省市縣三級碳源匯情況？這些都是當(dāng)前福建氣象部門服務(wù)“雙碳”工作重點關(guān)注的問題。

 

福建分中心依托2023年度中國氣象局創(chuàng)新發(fā)展專項《融合多源立體觀測資料和模式數(shù)據(jù)的省級溫室氣體及碳中和監(jiān)測評估技術(shù)研究——以福建和青海為例》，綜合利用溫室氣體濃度、通量數(shù)據(jù)和衛(wèi)星資料等多源觀測資料和模式數(shù)據(jù)，構(gòu)建具有代表性的東西部省級層面溫室氣體數(shù)值模式和同化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，研制高分辨率溫室氣體排放源清單，提升福建省溫室氣體和碳源匯動態(tài)監(jiān)測評估能力。

 

“溫室氣體及碳源匯的監(jiān)測離不開高精度的溫室氣體濃度站和渦度通量站來進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，目前福建高精度溫室氣體濃度站主要測量的溫室氣體是二氧化碳和甲烷，渦度通量站則主要監(jiān)測福建典型生態(tài)系統(tǒng)二氧化碳的吸收和排放量。”項目負(fù)責(zé)人、正研級高級工程師潘衛(wèi)華解釋說，目前福建已建成福州、廈門高精度溫室氣體濃度站和武夷山高精度渦度通量站，并正在寧德、三明、武夷山和泉州等地推動相關(guān)站點建設(shè)，推動形成全省“5+3”的溫室氣體濃度站和渦度通量站網(wǎng)。

 

潘衛(wèi)華介紹，福建省地形比較復(fù)雜，在進(jìn)行溫室氣體建站位置的布局和選取上要綜合不同氣象條件、地形地貌和污染源影響以及場地條件等多種因素，團(tuán)隊在建站時堅持高起點、嚴(yán)要求，從福建濱海到內(nèi)陸崇山峻嶺大大小小的山坡進(jìn)行多次實地勘探和考察，組織專家對可行性方案進(jìn)行反復(fù)論證，精細(xì)到抽氣管走向、測氣探頭擺放方位等。

 

項目組推進(jìn)本地化質(zhì)量控制分析算法研制，整理分析福州北峰站二氧化碳濃度數(shù)據(jù)，分析季節(jié)變化和可能的污染來源，拆分二氧化碳未受污染的本底濃度、抬升和吸收濃度，開展溫室氣體濃度時間動態(tài)分析，污染物風(fēng)向玫瑰分析等。未來還計劃在全省空白區(qū)域增加便攜式高精度溫室氣體監(jiān)測儀器，提高溫室氣體監(jiān)測密度。

 

除了溫室氣體地面監(jiān)測外，項目組研究人員還開展GOSAT、OCO-2等碳衛(wèi)星的本地化應(yīng)用研究。針對目前碳衛(wèi)星在福建覆蓋度有限，時空分辨率不足等問題，研究人員采用不同衛(wèi)星間的時間和空間數(shù)據(jù)融合反演，以滿足省內(nèi)碳衛(wèi)星監(jiān)測應(yīng)用需求。

 

“我們?nèi)诤狭薌OSAT和OCO-2兩個衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，通過權(quán)重融合和空間插值的方法，對時間匹配的兩個衛(wèi)星測量結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均，填補(bǔ)觀測缺失或低分辨率區(qū)域的數(shù)據(jù)，生成具有更高分辨率和全面性的估計結(jié)果。同時建立回歸模型進(jìn)行評估和驗證，以提高數(shù)據(jù)融合精度。未來，還將進(jìn)一步優(yōu)化算法，將高分五號等衛(wèi)星反演結(jié)果進(jìn)行融合，提高福建二氧化碳柱濃度時空分辨率。”潘衛(wèi)華說。

 

如何實現(xiàn)福建省市縣三級碳源匯的動態(tài)監(jiān)測，使其更好服務(wù)于地方政府？目前，項目正在建設(shè)具有較高分辨率的溫室氣體數(shù)值模式與同化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)省、市、縣三級人為碳排放和自然碳匯的定量化監(jiān)測核查和評估。該系統(tǒng)依托于中國氣象局碳監(jiān)測核查支持系統(tǒng)（CCMVS），已完成福州、廈門和泉州等市及下轄區(qū)的模塊搭建，將有效提高福建省級溫室氣體及碳源匯監(jiān)測評估能力。

 

為積極推動氣象助力福建“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)實現(xiàn)，福建分中心先后編制福建省2018年至2020年碳排放反演評估分析報告，編寫福建省溫室氣體監(jiān)測月報，撰寫森林碳匯變化特征及影響因子等決策材料，為福建地方政府部門及相關(guān)行業(yè)制定“雙碳”政策和福建經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型提供決策支撐。