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一、碳監(jiān)測簡介

碳監(jiān)測通過綜合觀測、結(jié)合數(shù)值模擬、統(tǒng)計分析等手段，獲取溫室氣體排放強度、環(huán)境中濃度、生態(tài)系統(tǒng)碳匯等碳源匯狀況及其變化趨勢信息，為應(yīng)對氣候變化研究和管理提供服務(wù)支撐。主要監(jiān)測對象為《京都議定書》和《多哈修正案》中規(guī)定控制的7種人為活動排放的溫室氣體，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氨（N2O）氫氟化碳（HFCs）、全氯化碳（PFCs）、六氯化硫（SF₆）和三氯化氨（NF3）。

二、重點行業(yè)排放源監(jiān)測

排放源監(jiān)測主要指通過手工或自動監(jiān)測手段，對能源活動、工業(yè)過程等典型源排放的溫室氣體排放量進行監(jiān)測的行為。

二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等溫室氣體排放與大氣污染物排放具有同根、同源、同過程的特點，統(tǒng)籌溫室氣體與大氣污染物排放監(jiān)測，夯實溫室氣體排放監(jiān)測基礎(chǔ)，有助于評估與驗證溫室氣體核算方法和排放因子的科學(xué)性，支撐建立符合中國實際情況的溫室氣體核算體系；同時，也可以豐富我國碳排放交易中排放量的確定方法，推動企業(yè)碳排放與污染物排放的協(xié)同監(jiān)測監(jiān)管。

二氧化碳排放主要源自能源活動和工業(yè)過程，其中固定源燃料燃燒占比約85%，其余為建材、冶煉等環(huán)節(jié)貢獻。二氧化碳排放監(jiān)測主要依托連續(xù)監(jiān)測技術(shù)，即通過對排放口二氧化碳濃度和排氣流量開展自動監(jiān)測，實時連續(xù)監(jiān)測二氧化碳的排放量變化情況，該技術(shù)在美國、歐盟已有成熟應(yīng)用，在我國處于試點研究階段。

甲烷排放主要來自于能源生產(chǎn)，如石油天然氣、煤炭開采過程中的逃逸排放，占比近90%。石油天然氣開采行業(yè)甲烷逃逸主要來自組件密封點和敞開液面的泄漏，主要依托揮發(fā)性有機物泄漏檢測協(xié)同開展監(jiān)測，估算泄漏排放水平。煤炭開采過程中的甲烷逃逸主要包括在產(chǎn)煤礦井工開采、露天開采過程中的逃逸，廢棄煤礦的逃逸，以及礦后活動的逃逸等，其中井工開采方面國際國內(nèi)多采用甲烷連續(xù)監(jiān)測手段開展監(jiān)測，露天開采、廢棄煤礦和礦后活動多基于產(chǎn)品產(chǎn)量進行估算。

三、生態(tài)系統(tǒng)碳匯監(jiān)測

對土地生態(tài)類型及變化進行監(jiān)測；開展生態(tài)地面監(jiān)測，在生態(tài)系統(tǒng)樣地對生物量、植物群落物種組成、機構(gòu)與功能進行監(jiān)測。

四、大氣溫室氣體監(jiān)測

大氣中的溫室氣體濃度升高是造成全球氣候變暖主要原因。從上個世紀(jì)六十年代前后，國內(nèi)外開始監(jiān)測大氣中的溫室氣體濃度，逐步形成了全球-區(qū)域-國家-城市等不同尺度的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。目前，世界氣象組織（WMO）組建了全球最大、功能最全的國際性大氣溫室氣體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（GAW），通過31個全球大氣本底站、400多個區(qū)域大氣本底站以及飛機和輪船上攜帶的二氧化碳探測儀測得的數(shù)據(jù)整合而得全球溫室氣體濃度。生態(tài)環(huán)境部依托國家背景站初步建立了覆蓋我國大部地區(qū)的溫室氣體本底濃度監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，在福建武夷山、內(nèi)蒙古呼倫貝爾、湖北神農(nóng)架、云南麗江、廣東南嶺、四川海螺溝、青海門源、山東長島、山西龐泉溝、海南西沙和南沙等11個站開展了溫室氣體監(jiān)測。

五、碳遙感監(jiān)測

衛(wèi)星、無人機、走航、地基遙感監(jiān)測是獲取大氣中溫室氣體濃度及其排放來源的重要技術(shù)手段。

1.衛(wèi)星遙感監(jiān)測

以遙感衛(wèi)星為平臺，在幾百公里甚至更遠距離外的太空，可以實現(xiàn)對地球大氣的大范圍觀測。二氧化碳、甲烷等溫室氣體擁有獨特的光譜特性，就像我們每個人都有獨一無二的指紋。利用溫室氣體的指紋光譜，就能從衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)里獲取溫室氣體濃度分布。因此，可以用衛(wèi)星來捕捉溫室氣體的含量及變化。

目前，國際上用于監(jiān)測溫室氣體的在軌衛(wèi)星，國外主要有美國的OCO衛(wèi)星、日本的GOSAT衛(wèi)星、歐洲的Sentinel-5P衛(wèi)星、加拿大的GHGsat衛(wèi)星等，其中GHGsat具有幾十米的高空間分辨率，可以有效監(jiān)測甲烷等異常排放源。我國主要有碳衛(wèi)星、高光譜觀測衛(wèi)星和大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星等。

2.無人機監(jiān)測

利用無人機飛行平臺搭載高精度溫室氣體監(jiān)測設(shè)備，可實時、動態(tài)獲取局部或廣闊區(qū)域的溫室氣體三維濃度分布情況。結(jié)合氣象要素監(jiān)測及碳排放反演模型，可進一步開展區(qū)域碳排放量評估。

3.走航監(jiān)測

利用溫室氣體走航監(jiān)測車搭載高精度、高靈敏度溫室氣體探測設(shè)備，可實現(xiàn)城市、工業(yè)園區(qū)、重點企業(yè)的溫室氣體（CO2、CH4、N2O等）在線監(jiān)測評估，精準(zhǔn)定位排放源，快速高效服務(wù)溫室氣體控排監(jiān)管。

4.地基遙感監(jiān)測

通過在監(jiān)測區(qū)域邊界處布設(shè)地基高分辨光譜儀監(jiān)測站點，結(jié)合實地的地形、地貌及風(fēng)速、風(fēng)向等信息，可監(jiān)測重點企業(yè)及排放區(qū)域的溫室氣體柱濃度并估算其碳排放量。利用地基遙感高精度溫室氣體柱濃度監(jiān)測結(jié)果可對衛(wèi)星遙感監(jiān)測產(chǎn)品進行精度驗證。

六、海洋與濱海濕地碳源匯監(jiān)測

1.海洋碳庫

海洋對于減緩氣候變化具有舉足輕重的作用。海洋碳庫約是陸地碳庫的20倍，且海洋碳儲藏時間尺度比陸地生態(tài)系統(tǒng)長的多。全球大洋吸收了工業(yè)革命以來人類排放CO2總量的1/3，目前每年從大氣吸收COz達20億噸，約占全球CO2排放量的1/4。海洋吸收CO2的主要機制包括“溶解度泵”、“碳酸鹽泵”、“生物泵”及“微型生物碳泵”。

目前海洋碳監(jiān)測的手段日益多元化，可通過船基航次調(diào)查、浮標(biāo)原位長期監(jiān)測及遙感衛(wèi)星反演等多種方式共同進行、相輔相成?，F(xiàn)有監(jiān)測結(jié)果表明，我國監(jiān)測海域總體吸收大氣CO2，全年表現(xiàn)為大氣CO2的弱匯，吸收強度由冬季到春季逐漸減弱，夏季和秋季則轉(zhuǎn)換為向大氣釋放CO2，表層海水溫度、長江等沖淡水輸入、生物活動以及強烈的水體垂直混合作用是影響監(jiān)測海域大氣CO2源匯格局變動的重要因素。

2.濱海濕地碳庫

濱海藍碳廣義上指鹽沼濕地、紅樹林和海草床等海岸帶高等植物以及浮游植物、藻類和貝類生物等，在自身生長和微生物共同作用下，將大氣中的CO2吸收、轉(zhuǎn)化并長期保存到海岸帶底泥中的這部分碳，以及其中一部分從海岸帶向近海大洋輸出的有機碳。濱海濕地類型中的紅樹林、鹽沼濕地和海草床是公認的三大濱海藍碳生態(tài)系統(tǒng)。相比于陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯作用，海洋生態(tài)系統(tǒng)的碳匯具有碳循環(huán)周期長、固碳效果持久等特點。

渦度相關(guān)觀測技術(shù)和理論的不斷發(fā)展為探討生態(tài)系統(tǒng)尺度的CO2和CH4交換的時空變化提供了新途徑，成為長期測算生態(tài)系統(tǒng)碳通量最可靠和切實可行的方法，被認為是現(xiàn)今能直接測定陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣間物質(zhì)與能量交換通量的標(biāo)準(zhǔn)方法。