在“雙碳”（碳達(dá)峰、碳中和）目標(biāo)框架下，全球大型燃煤電廠碳排放的精準(zhǔn)監(jiān)測與核算議題備受關(guān)注。

中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（空天院）6月20日向媒體發(fā)布消息說，該院遙感與數(shù)字地球全國重點實驗室石玉勝研究團(tuán)隊在大型燃煤電廠碳排放遙感反演估算領(lǐng)域取得重要突破。他們通過優(yōu)化算法、構(gòu)建模型，研發(fā)提出衛(wèi)星遙感新方案，在國際上首次實現(xiàn)大型燃煤電廠二氧化碳排放的高精度動態(tài)量化與制圖。

這項衛(wèi)星遙感和碳排放監(jiān)測領(lǐng)域的重要研究進(jìn)展成果，以《基于軌道碳觀測衛(wèi)星3號和改進(jìn)高斯羽流模型的全球重點燃煤電廠二氧化碳排放觀測研究》為題，近日在國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《清潔生產(chǎn)》在線發(fā)表。

論文通訊作者石玉勝研究員表示，此項研究為全球重點源碳排放盤點核查提供了客觀有效的技術(shù)手段，為監(jiān)測點源碳排放偷排漏排提供新方法，為碳交易稽查與減排政策校準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)。這不僅有助于全球、國家及熱點區(qū)域制定碳補(bǔ)償與減緩政策，助力中國碳盤點及重點行業(yè)減排效力評估，還為厘清全球碳循環(huán)過程與機(jī)制、實現(xiàn)精準(zhǔn)全球碳盤點提供關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。

對全球碳盤點和碳核算意義重大

燃煤電廠作為全球規(guī)模最大的點源碳排放主體，其碳排放量約占全球化石燃料燃燒總碳排放量的50%，是人類活動碳排放估算的核心環(huán)節(jié)。因此，科學(xué)精準(zhǔn)地核算燃煤電廠碳排放，對全球碳盤點和電力行業(yè)碳核算意義重大，其精準(zhǔn)監(jiān)測與識別已成為當(dāng)前國際研究熱點。

然而，傳統(tǒng)計算方式高度依賴電廠自報的燃料用量與碳排放系數(shù)乘積，既無法體現(xiàn)不同電廠、地區(qū)的實際排放差異，又因國際缺乏統(tǒng)一核算標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致估算結(jié)果難以對比驗證。

衛(wèi)星遙感技術(shù)雖在重點源碳排放監(jiān)測上優(yōu)勢顯著，卻面臨背景干擾、大氣穩(wěn)定性誤差及煙羽(煙囪中連續(xù)排出外形呈羽狀的煙體)抬升偏差等難題，致使碳排放反演誤差高達(dá)50%，成為全球碳衛(wèi)星遙感監(jiān)測體系的關(guān)鍵漏洞。

從靜態(tài)清單向動態(tài)管控重要轉(zhuǎn)變

論文第一作者、中國科學(xué)院空天院碩士研究生周志濤介紹說，針對上述問題，研究團(tuán)隊基于美國軌道碳觀測衛(wèi)星3號（OCO-3），創(chuàng)新提出“兩段線性回歸融合高斯函數(shù)擬合”模式優(yōu)化算法，大幅提升碳排放背景值識別效率；運用曼惠特尼秩和檢驗，開發(fā)動態(tài)風(fēng)向校正算法，增強(qiáng)煙羽軌跡反演精準(zhǔn)度。

同時，構(gòu)建基于大氣穩(wěn)定性分級響應(yīng)機(jī)制的煙羽抬升模型，精確刻畫煙氣動態(tài)抬升過程，首次實現(xiàn)大型燃煤電廠二氧化碳排放的高精度動態(tài)量化與制圖。

研究數(shù)據(jù)顯示，改進(jìn)后的高斯煙羽模型成功量化全球14座大型燃煤電廠二氧化碳排放量（21.54千噸至82.3千噸/日），反演精度顯著提升。

其中，風(fēng)向優(yōu)化技術(shù)有效降低衛(wèi)星捕捉的二氧化碳煙羽軌跡誤差；動態(tài)背景校正策略精準(zhǔn)過濾數(shù)據(jù)干擾；融合大氣穩(wěn)定度的煙羽抬升模擬，減少垂直擴(kuò)散導(dǎo)致的誤差。

石玉勝指出，研究團(tuán)隊發(fā)表的這項成果，也標(biāo)志著碳排放監(jiān)測從靜態(tài)清單向動態(tài)管控的重要轉(zhuǎn)變。