福建省氣象局：融合多源數(shù)據(jù)提升溫室氣體監(jiān)測(cè)評(píng)估能力

為助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，福建省氣象局成立中國(guó)氣象局溫室氣體及碳中和監(jiān)測(cè)評(píng)估中心福建分中心（以下簡(jiǎn)稱福建分中心），堅(jiān)持以氣候變化背景下的溫室氣體動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)為導(dǎo)向，打造覆蓋范圍廣、涵蓋多源生態(tài)系統(tǒng)的溫室氣體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，融合多源立體觀測(cè)資料和模式數(shù)據(jù)，推動(dòng)福建溫室氣體數(shù)值模式和同化業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建立，不斷提高溫室氣體及碳中和監(jiān)測(cè)評(píng)估綜合能力。目前，已完成福州、廈門站的溫室氣體數(shù)據(jù)收集和質(zhì)量控制分析，初步形成溫室氣體數(shù)據(jù)集。

 

溫室氣體數(shù)據(jù)質(zhì)量控制如何確保精度要求，能否建立天-空-地一體化的溫室氣體數(shù)據(jù)庫(kù)？如何實(shí)現(xiàn)較高分辨率的溫室氣體數(shù)值模式和同化技術(shù)？溫室氣體排放源到底有哪些，如何有效核算？怎樣動(dòng)態(tài)評(píng)估省市縣三級(jí)碳源匯情況？這些都是當(dāng)前福建氣象部門服務(wù)“雙碳”工作重點(diǎn)關(guān)注的問題。

 

福建分中心依托2023年度中國(guó)氣象局創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)《融合多源立體觀測(cè)資料和模式數(shù)據(jù)的省級(jí)溫室氣體及碳中和監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)研究——以福建和青海為例》，綜合利用溫室氣體濃度、通量數(shù)據(jù)和衛(wèi)星資料等多源觀測(cè)資料和模式數(shù)據(jù)，構(gòu)建具有代表性的東西部省級(jí)層面溫室氣體數(shù)值模式和同化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，研制高分辨率溫室氣體排放源清單，提升福建省溫室氣體和碳源匯動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估能力。

 

“溫室氣體及碳源匯的監(jiān)測(cè)離不開高精度的溫室氣體濃度站和渦度通量站來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，目前福建高精度溫室氣體濃度站主要測(cè)量的溫室氣體是二氧化碳和甲烷，渦度通量站則主要監(jiān)測(cè)福建典型生態(tài)系統(tǒng)二氧化碳的吸收和排放量。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、正研級(jí)高級(jí)工程師潘衛(wèi)華解釋說(shuō)，目前福建已建成福州、廈門高精度溫室氣體濃度站和武夷山高精度渦度通量站，并正在寧德、三明、武夷山和泉州等地推動(dòng)相關(guān)站點(diǎn)建設(shè)，推動(dòng)形成全省“5+3”的溫室氣體濃度站和渦度通量站網(wǎng)。

 

潘衛(wèi)華介紹，福建省地形比較復(fù)雜，在進(jìn)行溫室氣體建站位置的布局和選取上要綜合不同氣象條件、地形地貌和污染源影響以及場(chǎng)地條件等多種因素，團(tuán)隊(duì)在建站時(shí)堅(jiān)持高起點(diǎn)、嚴(yán)要求，從福建濱海到內(nèi)陸崇山峻嶺大大小小的山坡進(jìn)行多次實(shí)地勘探和考察，組織專家對(duì)可行性方案進(jìn)行反復(fù)論證，精細(xì)到抽氣管走向、測(cè)氣探頭擺放方位等。

 

項(xiàng)目組推進(jìn)本地化質(zhì)量控制分析算法研制，整理分析福州北峰站二氧化碳濃度數(shù)據(jù)，分析季節(jié)變化和可能的污染來(lái)源，拆分二氧化碳未受污染的本底濃度、抬升和吸收濃度，開展溫室氣體濃度時(shí)間動(dòng)態(tài)分析，污染物風(fēng)向玫瑰分析等。未來(lái)還計(jì)劃在全省空白區(qū)域增加便攜式高精度溫室氣體監(jiān)測(cè)儀器，提高溫室氣體監(jiān)測(cè)密度。

 

除了溫室氣體地面監(jiān)測(cè)外，項(xiàng)目組研究人員還開展GOSAT、OCO-2等碳衛(wèi)星的本地化應(yīng)用研究。針對(duì)目前碳衛(wèi)星在福建覆蓋度有限，時(shí)空分辨率不足等問題，研究人員采用不同衛(wèi)星間的時(shí)間和空間數(shù)據(jù)融合反演，以滿足省內(nèi)碳衛(wèi)星監(jiān)測(cè)應(yīng)用需求。

 

“我們?nèi)诤狭薌OSAT和OCO-2兩個(gè)衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)權(quán)重融合和空間插值的方法，對(duì)時(shí)間匹配的兩個(gè)衛(wèi)星測(cè)量結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均，填補(bǔ)觀測(cè)缺失或低分辨率區(qū)域的數(shù)據(jù)，生成具有更高分辨率和全面性的估計(jì)結(jié)果。同時(shí)建立回歸模型進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證，以提高數(shù)據(jù)融合精度。未來(lái)，還將進(jìn)一步優(yōu)化算法，將高分五號(hào)等衛(wèi)星反演結(jié)果進(jìn)行融合，提高福建二氧化碳柱濃度時(shí)空分辨率。”潘衛(wèi)華說(shuō)。

 

如何實(shí)現(xiàn)福建省市縣三級(jí)碳源匯的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，使其更好服務(wù)于地方政府？目前，項(xiàng)目正在建設(shè)具有較高分辨率的溫室氣體數(shù)值模式與同化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)省、市、縣三級(jí)人為碳排放和自然碳匯的定量化監(jiān)測(cè)核查和評(píng)估。該系統(tǒng)依托于中國(guó)氣象局碳監(jiān)測(cè)核查支持系統(tǒng)（CCMVS），已完成福州、廈門和泉州等市及下轄區(qū)的模塊搭建，將有效提高福建省級(jí)溫室氣體及碳源匯監(jiān)測(cè)評(píng)估能力。

 

為積極推動(dòng)氣象助力福建“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，福建分中心先后編制福建省2018年至2020年碳排放反演評(píng)估分析報(bào)告，編寫福建省溫室氣體監(jiān)測(cè)月報(bào)，撰寫森林碳匯變化特征及影響因子等決策材料，為福建地方政府部門及相關(guān)行業(yè)制定“雙碳”政策和福建經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型提供決策支撐。