60個站點(diǎn)形成網(wǎng)絡(luò)提升陸地碳匯估算精度

通過優(yōu)化大氣二氧化碳觀測站點(diǎn)選址，中國科學(xué)院青藏高原研究所副研究員汪宜龍和研究員田向軍聯(lián)合多名合作者，提出了大氣二氧化碳濃度觀測的地面站點(diǎn)布設(shè)方案。研究認(rèn)為，在我國建立60個大氣二氧化碳觀測站點(diǎn)很有必要，同化觀測數(shù)據(jù)時，利用大氣反演的方法估算我國陸地碳匯量的準(zhǔn)確性將達(dá)到歐美先進(jìn)水平。該成果近日發(fā)表在《科學(xué)通報(bào)》。

 

論文第一作者汪宜龍介紹，陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯是中國實(shí)現(xiàn)碳中和的重要支撐，厘清中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的大小和時空分布對于了解碳匯現(xiàn)狀和預(yù)估未來碳匯潛力至關(guān)重要，也為中國制定減排增匯政策措施、實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)起到關(guān)鍵支撐作用。

 

大氣反演法是一種測量碳匯的方法，是基于大氣二氧化碳濃度觀測數(shù)據(jù)與大氣傳輸模型，結(jié)合人為源二氧化碳排放清單，評估陸地碳匯的重要手段。目前，我國高標(biāo)準(zhǔn)的地面二氧化碳觀測站點(diǎn)較稀疏，是大氣反演估算中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支的瓶頸。如何擴(kuò)展、優(yōu)化現(xiàn)有觀測網(wǎng)絡(luò)，通過科學(xué)經(jīng)濟(jì)方法選址，新增大氣二氧化碳觀測站點(diǎn)，提高中國陸地碳匯的估算精度是亟需解決的問題。

 

該研究采用最優(yōu)化思路，遍歷所有模型網(wǎng)格，在現(xiàn)有站點(diǎn)基礎(chǔ)上找到最優(yōu)的新增站點(diǎn)位置，通過反復(fù)迭代，最終選取52個新增站點(diǎn)，連同現(xiàn)有8個站點(diǎn)構(gòu)成中國大氣二氧化碳濃度地面站點(diǎn)觀測網(wǎng)絡(luò)。

 

研究結(jié)果表明，在現(xiàn)有站點(diǎn)基礎(chǔ)上，亟需在植被生長季生產(chǎn)力較高的東南、東北、華北和青藏高原地區(qū)增設(shè)二氧化碳觀測站點(diǎn)。若在我國建設(shè)30個觀測站點(diǎn)，可將碳匯估算的不確定性從10億噸碳每年降低至3億噸碳每年；建設(shè)60個觀測站點(diǎn)，可將不確定性進(jìn)一步降低至2億噸碳每年。研究人員還進(jìn)一步證明該觀測網(wǎng)絡(luò)具有廣泛適用性，當(dāng)反演使用不同輸入和配置時，該觀測網(wǎng)絡(luò)仍對中國碳匯有較高的估算精度。

 

該研究中提出的站點(diǎn)位置包含了現(xiàn)有衛(wèi)星覆蓋度較低的區(qū)域和地形復(fù)雜區(qū)域，與衛(wèi)星觀測資料形成有效互補(bǔ)。這些站點(diǎn)將成為“天-空-地”綜合碳觀測系統(tǒng)的重要組成部分，服務(wù)于中國二氧化碳收支反演和精準(zhǔn)核算。