地學系張強研究組構(gòu)建碳排放動態(tài)反演技術(shù)，揭示新冠疫情下中國碳排放變化的驅(qū)動力

12月2日，清華大學地球系統(tǒng)科學系張強教授研究組在《科學進展》（Science Advances）在線發(fā)表題為“衛(wèi)星遙感反演新冠疫情期間中國二氧化碳排放的下降與反彈”（Satellite-based estimates of decline and rebound in China’s CO？ emissions during COVID-19 pandemic）的研究論文（Research Article）。論文構(gòu)建了融合衛(wèi)星遙感觀測資料和自下而上排放源信息的碳排放高時空分辨率動態(tài)反演技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上定量了2020年1-4月中國分省分部門二氧化碳排放的逐日動態(tài)變化，進而揭示出新冠疫情防控措施對工業(yè)活動的影響，得出解封后，工業(yè)活動的迅速反彈成為新冠疫情期間中國二氧化碳排放變化的最主要驅(qū)動力的結(jié)論。

 

二氧化碳是氣候變化的主要驅(qū)動因子和氣候能源政策的核心約束目標。 2020年上半年，封城、停產(chǎn)停工、交通管制等新冠疫情控制措施降低了社會經(jīng)濟活動強度，大幅減少了化石能源消耗量與二氧化碳排放量，而疫情緩解后的經(jīng)濟刺激政策又可能助推排放的反彈。及時、準確地追蹤人類活動二氧化碳排放的動態(tài)變化對于增強氣候變化的應(yīng)對能力，提高政策行動的靈活性和適應(yīng)性具有重要意義?；诤暧^統(tǒng)計資料和近實時大數(shù)據(jù)的排放定量方法，能夠及時測算疫情期間排放的動態(tài)變化，但近實時數(shù)據(jù)在日尺度上的部門和空間覆蓋并不完整，由此引入的不確定性缺乏觀測數(shù)據(jù)的獨立驗證。

 

針對這一問題，張強教授研究組領(lǐng)導(dǎo)建立了耦合近實時氮氧化物衛(wèi)星遙感觀測、大氣化學傳輸模型和自下而上排放源信息的二氧化碳高時空分辨率排放反演技術(shù)，首次基于觀測資料定量了新冠疫情期間中國分省分部門二氧化碳排放在日尺度上的動態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn)，2020年1月底-2月初大范圍封城時，全國二氧化碳排放與2019年同期相比下降幅度超過40%。隨著中國國內(nèi)新冠疫情迅速得到遏制，自2月中下旬開始，低風險地區(qū)有序復(fù)工復(fù)產(chǎn)，全國二氧化碳排放逐漸反彈。自4月初全國解封后，4月的二氧化碳排放量同比2019年高出2.7%。2020年前四個月，中國二氧化碳排放比2019年同期下降了11.5%。

 

圖 2020年新冠疫情期間中國分部門分區(qū)域CO2逐日排放同比變化幅度

 

研究表明，各省份的經(jīng)濟生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、疫情封城防控力度、經(jīng)濟刺激措施強度等共同決定了人為源二氧化碳排放在新冠疫情期間的下降與反彈速度。基于衛(wèi)星遙感的排放反演結(jié)果顯示，除疫情管控措施最為嚴厲的湖北、京津冀和長三角地區(qū)之外，由工業(yè)經(jīng)濟主導(dǎo)的省份在封城管控措施期間排放下降幅度更為顯著。與此同時，這些省份在封城措施結(jié)束后的排放反彈也更為迅猛。中國以工業(yè)為主體的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)決定了二氧化碳排放對新冠疫情的動態(tài)響應(yīng)幅度，即工業(yè)部門是新冠疫情期間中國二氧化碳排放下降與反彈的主要驅(qū)動力。本研究建立了一套新的二氧化碳排放變化高分辨率近實時反演技術(shù)體系，該方法體系未來可推廣應(yīng)用至美國、歐洲和印度等人類活動排放主導(dǎo)地區(qū)，測算這些地區(qū)新冠疫情期間的排放動態(tài)變化。

 

法國環(huán)境與氣候科學實驗室博士后鄭博（現(xiàn)為清華大學深圳國際研究生院助理教授）和清華大學環(huán)境學院助理研究員耿冠楠為論文共同第一作者，清華大學地球系統(tǒng)科學系張強教授為論文通訊作者。法國環(huán)境與氣候科學實驗室Philippe Ciais教授、美國加州大學歐文分校Steven Davis教授、清華大學地球系統(tǒng)科學系關(guān)大博教授、清華大學環(huán)境學院賀克斌教授等為論文合作者。研究得到了國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體項目和國家杰出青年科學基金的支持。