超大城市如何構建碳監測體系？
【谷騰環保網訊】作為全國16座碳監測評估試點城市之一，也是8座開展綜合試點的城市之一，上海目前已經初步構建了基于“固定站點+無人機監測+衛星遙感”的多源大氣環境溫室氣體監測體系，編制完成了高分辨率的城市網格化排放清單，推進了多層嵌套城市同化反演技術路線的示范應用。
作為超大城市，上海大氣環境溫室氣體立體監測體系的建設情況如何？對于其他城市又有哪些借鑒意義？近日，記者就相關問題進行了實地采訪。
成立“聯盟”，實現數據共享，拓展數據分析和應用渠道
為什么選擇上海作為試點？在上海市環境監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，中國環境監測總站組織全國31個省（自治區、直轄市），開展了溫室氣體試點監測。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監測。
在生態碳通量監測方面，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，農田系統1個，大學城1個，為生態碳通量監測提供了數據基礎。
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據信息還不足以支撐試點工作。” 上海市環境監測中心教授級高工劉啟貞表示。
解決這一問題，上海市環境監測中心的做法是尋找“聯盟”。
時間回到2022年6月，邀請加入“上海市碳監測聯盟”的首批邀請函被分別送到了長三角環境氣象預報預警中心、上海市環境科學研究院和上海師范大學。此后，包括中科院高等研究院、上海市林業總站、復旦大學、上海交通大學在內的26家科研院所陸續加入聯盟。
“聯盟的成立實現了數據共享，也進一步拓展了數據的應用和分析渠道，為試點工作打下了堅實的基礎。”伏晴艷說。
反復協調，確定監測點位
除了數據的共享與應用，試點工作面臨的另一個難題是監測點位的選擇。
以城市中建筑頂部碳監測點的選擇為例，點位的選擇就面臨熱島環流、“街道風”環流風場不均一現象導致監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測、雷達連續監測和建筑頂單點氣象監測對比等評估和研究方法。
“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（上海國際新媒體產業基地）、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、氣象等綜合環境因素，以及能源結構、產業布局等社會經濟特點，具有很強的代表性。
多方比對，構建監測與核算體系
“建立碳監測體系，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，通過高精度環境監測與同化反演即“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。
據介紹，在監測網絡建設的基礎上，上海市環境監測中心的同化反演技術路線搭建完成，已經實現全球同化系統為區域同化系統提供邊界限制條件的目標，建立了碳監測反演模型。
監測與核算系統是否科學合理？在這個過程中，上海市環境監測中心與浦東新區環境監測站進行了多方比對和驗證。
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測設備。
自2022年8月安裝于上海中心大廈各樓層以來，截至2023年3月，這套設備已連續運行8個月，產生超300萬數據，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測設備，示范開展了溫室氣體車載移動監測。中精度監測設備的應用，為的是進一步完善溫室氣體立體監測，評估、驗證監測與核算體系的科學性與準確性。”劉啟貞說。
除了中精度監測，高精度的監測與核算準度是試點工作的關鍵。
據了解，一般情況下二氧化碳在環境中的濃度在400ppm左右，根據國際標準，對背景空氣二氧化碳的在線監測可比性要求要達到0.1ppm。“所以，完善監測體系更要提高監測精度。”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缺點，提出了設備國產化技術研發重點，為全國碳監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、鋼鐵等重點行業溫室氣體的排放開展了在線監測，以支持實地驗證碳排放監測技術體系，提升排放監測的準確性，并對基于監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測的下一步工作積累經驗，并為我國碳達峰總量核算提供關鍵一手資料。” 上海環境監測中心污染源監測室副主任裴冰說。
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