研究利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)精準(zhǔn)量化大型燃煤電廠碳排放

近日，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院石玉勝研究團(tuán)隊(duì)在大型燃煤電廠碳排放遙感反演估算方面取得進(jìn)展。

燃煤電廠作為全球規(guī)模最大的點(diǎn)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(dòng)碳排放估算的核心環(huán)節(jié)。因此，科學(xué)精準(zhǔn)核算燃煤電廠碳排放，對全球碳盤點(diǎn)和電力行業(yè)碳核算意義重大，已成為當(dāng)前國際研究熱點(diǎn)。然而，傳統(tǒng)計(jì)算方式高度依賴電廠自報(bào)的燃料用量與碳排放系數(shù)乘積，無法體現(xiàn)不同電廠、地區(qū)的實(shí)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(yàn)證。衛(wèi)星遙感技術(shù)在重點(diǎn)源碳排放監(jiān)測上優(yōu)勢顯著，卻面臨背景干擾、大氣穩(wěn)定性誤差及煙羽抬升偏差等難題，致使碳排放反演誤差達(dá)50%，成為全球碳衛(wèi)星遙感監(jiān)測體系的關(guān)鍵漏洞。

該團(tuán)隊(duì)基于美國軌道碳觀測衛(wèi)星3號，提出“兩段線性回歸融合高斯函數(shù)擬合”模式優(yōu)化算法，提升碳排放背景值識別效率；運(yùn)用曼惠特尼秩和檢驗(yàn)，開發(fā)動(dòng)態(tài)風(fēng)向校正算法，增強(qiáng)煙羽軌跡反演精準(zhǔn)度；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，刻畫煙氣動(dòng)態(tài)抬升過程，首次實(shí)現(xiàn)大型燃煤電廠二氧化碳排放的高精度動(dòng)態(tài)量化與制圖。

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，且反演精度顯著提升。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(dòng)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。這一成果標(biāo)志著碳排放監(jiān)測從靜態(tài)清單向動(dòng)態(tài)管控的重要轉(zhuǎn)變。

上述研究為全球重點(diǎn)源碳排放盤點(diǎn)核查提供了客觀有效的技術(shù)手段，為監(jiān)測點(diǎn)源碳排放偷排漏排提供了新方法，并為碳交易稽查與減排政策校準(zhǔn)提供了科學(xué)依據(jù)。

相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《清潔生產(chǎn)》（Journal of Cleaner Production）上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目等的支持。