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(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。