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中國網/中國成長門戶網訊 南極冰芯的記載顯示，曩昔80萬年以來年夜氣二氧化碳（CO2）濃度與溫度同步變更。近代產業反動以來，年夜氣CO2濃度由之前的280 ppm增加到2022年的約417 ppm，同期地表均勻溫度增加了約1.1ºC。由此，國際社會廣泛以為全球變熱是由于CO2等溫室氣體的排放形成的，并告竣了削減溫室氣體排放以把持全球升溫的共鳴。《巴黎協議》告竣如下協定：全球溫度增加不跨越2ºC并盡能夠堅持在1.5ºC，到2050年年夜氣CO2濃度把持在450 ppm以內；列國以“自立進獻”的方法介入全球應對天氣變更舉動。碳排放權即保存權和成長權，我國作為碳排縮小國，面對碳達峰、碳中和（以下簡稱“雙碳”）目的義務和國際碳減排壓力。是以，正確實時的碳排放數據對于評價和保證“雙碳”目的和國際履約的完成很是主要。
碳排放評價的重要方式
“自下而上”的源清單法
今朝，列國碳排放的評價重要依靠于“自下而上”的源清單法，即經由過程各類化石動力的耗費量乘以響應的排放因子獲得碳排放總量，這也是今朝比擬廣泛和簡略的方式。但是，由此方式獲得的碳排放量有不斷定性（3%—15%），這跟各類燃料的排放因子和動力耗費量的不斷定性有關，尤其是燃煤的排放因子，因煤種的分歧而變更較年夜。例如，結合國當局間天氣變更專門委員會（IPCC）推舉分歧煤種的碳排放因子為0.322—0.711，有研討實測我國燃煤新的碳排放因子均勻為0.499，應用此新排放因子盤算則表白我國2000—2012年累積的碳排放量會被高估約29億噸碳，這比我國海洋的碳匯總量還要高，這種較年夜的不斷定性很是晦氣于我國碳排放數據的正確評價和國際履約。化石燃料耗費量的不斷定性重要跟統計時有興趣和有意的誤差有關，并且在城市標準上的碳排放數據不斷定性更年夜（50%—200%），這跟城市統計材料的不周全和統計鴻溝難以界定有關。
“自上而下”的不雅測與反演法
《巴黎協議》還提出應用可監測、可陳述、可核對的“三可”（MRV）方式系統，來監測動力和化石燃料密集型國度的碳排放變更。IPCC在最新修訂的溫室氣體清單指南中，專門增添了校驗碳排放清單的方式，即基于年夜氣CO2濃度不雅測來“自上而下”地反演碳排放量；并指出年夜氣中含放射性碳同位素的二氧化碳（14CO2）不雅測的參加可進一個步驟進步僅基于年夜氣CO2濃度反演成果的正確性，進而更正確地包養校驗碳排放清單。這種基于年夜氣CO2濃度不雅測的反演是對“自下而上”源清單法的主要彌補，可以自力地校驗碳排放清單，進步國度碳排放數據的靠得住性。
年夜氣反演方式起首需求高精度的年夜氣CO2濃度信息。凡是，年夜氣CO2濃度由空中站點不雅測獲得，其不雅測的數據精度高（0.1 ppm）、時光持續，可定點持久不雅測；但站點無限且僅代表空中的不雅測成果。近年來，跟著衛星遠感技巧的成長，碳衛星可以供給年夜范圍的CO2柱濃度信息，但不雅測易遭到軌道、云層和睦溶膠等原因的攪擾，且精度低于地基不雅測。無論是空中站點仍是衛星遠感，其不雅測值都是分歧排放源混雜的成果，并未辨認來自化石源的進獻量，這會使反演的碳排放量難以驗證。
為什么年夜氣14CO2不雅測可包養以進步反演碳排放數據的正確性呢？這是由於慣例的年夜氣反演應用的是年夜氣CO2總濃度，并未應用來自化石源（占報酬源的重要部門）進獻量的CO2（CO2ff），由此反演的碳排放量無法與清單中的碳排放量（重要來自報酬源）正確婚配。放射性碳同位素（14C）是CO2ff最正確的示蹤劑，其正確性年夜幅優于CO和NO2等直接示蹤劑。14C的半衰期為5 730年，遠小于化石燃料的構成時光，因此化石燃猜中的14C早已衰變耗竭，即化石燃料熄滅構成的CO2中不含14C包養；而生物源CO2（CO2bio）中的14C程度與古代年夜氣14C程度相接近；CO2ff和CO2bio的Δ14C值差別約可達100%。碳同位素值在分歧源之間的宏大差別使14C成為辨別CO2ff最正確的東西。經由過程不雅測年夜氣14CO2值，可以定量取得年夜氣CO2ff濃度，進而用于直接驗證由報酬源清單反演獲得CO2ff濃度，并下降反演碳排放量的不斷定性。當然，年夜氣14CO2作為一種新的不雅測目標，也存在技巧門檻高、精度請求高（≤0.2%）和不克不及在線丈量的題目。14C在天然界中的含量極低，約占碳元素的1.2×10–12，需求專門的、昂貴的加快器質譜儀才幹停止高精度（0.2%）的丈量。
總體而言，分歧的碳排放評價方式各有上風和缺乏（表1）。今朝，應在已有的CO2濃度不雅測的基本上，盡快參加年夜氣14CO2這個新的不雅測目標，“自上而下”地反演碳排放量，從而驗證碳排放清單，以此進步國度碳排放數據的靠得住性。
年夜氣14CO2不雅測的國際趨向與靜態
年夜氣14CO2不雅測的來源和成長
東方國度早在20世紀50年月就開端了年夜氣14CO2不雅測，不雅測的最後目標是研討年夜氣層核兵器實驗的影響。最早的年夜氣14CO2持久不雅測于1954年在新西蘭惠靈頓地域開端，隨后世界上的很多站點都開端了年夜氣14CO2的持久不雅測。不雅測成果表白，由于年夜氣層核實驗的影響使得年夜氣14CO2程度急劇增添，到1964年到達峰值；由于1963年《部門制止核實驗公約》的簽署，年夜包養氣14CO2在與陸地和海洋植被等碳庫的交流經過歷程中，開端急劇降落。到20世紀80年月末和90年月初，核爆的影響曾經較小；歐洲開端應用年夜氣14CO2不雅測來示蹤城市年夜氣CO2ff的變更狀態。隨后，年夜氣14CO2不雅測被普遍利用于歐美等國度的CO2ff示蹤研討。
年夜氣14CO2評價碳排放清單的國際案例
國際迷信界的研討案例表白，年夜氣14CO2不雅測聯合形式可以用于評價碳排放清單，并下降清單的不斷定性。點源碳排放量的不斷定性凡是較年夜（約20%），而聯合了14C的年夜氣模仿可以將美國火電廠碳排放量的不斷定性下降到10%擺佈。對于國度標準，14C示蹤取得的年夜氣CO2ff數據越多，越能正確地反演碳排放量。由1 000多個年夜氣CO2ff數據聯合反演模子獲得的美國月度碳排放量的不斷定性為5%；當年夜氣14C數據增添到5 000個時，不斷定性會下降到約3%。由年夜氣14CO2和CO2數據聯合反演模子獲得的美國2010年的碳排放量為1 653 ± 30 Tg C·yr–1，其不斷定性低于2%。
國際組織對年夜氣14CO2不雅測的承認和推舉
由于14C可以或許正確定量年夜氣CO2中來自化石源的進獻量，14C示蹤被國際社會以為是今朝能自力、客不雅地評價碳排放的方式，取得了普遍的承認和推舉。美國國度迷信院（NAS）在2010年和2022年頒發的陳述中提出，擴大年夜氣14CO2的不雅測站點以獲取足夠多的數據來進步對碳排放清單的核驗才能。世界景象組織（WMO）在2019年發布的全球溫室氣體公報中，將14C示蹤年夜氣CO2ff列為今朝評價碳排放的重要手腕，提出介入全球年夜氣不雅測打算（GAW）的試驗室應同時展開年夜氣CO2和14CO2的不雅測。IPCC將年夜氣14CO2不雅測寫進最新修訂的溫室氣體清單指南中，指出年夜氣14CO2不雅測會進步基于CO2濃度的年夜氣反演成果的正確性，進而更正確地評價碳排放清單。
年夜氣14CO2不雅測的國際近況與缺乏
我國碳監測的緊急性與近況
我國的碳排放約占世界的1/3，亟須鼎力展開碳監測示蹤與反演研討。自1989年開端，我國陸續在青海省的瓦里關、北京市的上甸子村、浙江省的臨安區和黑龍江省的龍鳳山等地展開了年夜氣CO2濃度的持久不雅測，一些研討也對東亞地域的年夜氣CO2柱濃度停止了反演。但我國以後的CO2監測與反演以總濃度為主，年夜大都未區分來自化石源和生物源的進獻量，這晦氣于我國碳排放量的正確評價和睦候交際會談。今朝，年夜氣14CO2不雅測的主要性已惹起我國相干部分的追蹤關心。生態周遭的狀況部在2021年9月公佈的《碳監測評價試點任務計劃》中，請求一些試點城市展開年夜氣14CO2監測。
我國年夜氣14CO2不雅測的停頓
與國外比擬，我國對年夜氣14CO2的不雅測研討起步較晚。直到2010年，國際才開端應用14CO2不雅測來示蹤年夜氣CO2ff。國際團隊對我國年夜氣14CO2的本底值及其與碳排放量的關系，城市年夜氣CO2ff的濃度程度、變更特征、起源和傳輸及與細顆粒物（PM2.5）的關系等停止了體系研討（表2），獲得了3項重要停頓。
（1）樹立了分歧時光標準的年夜氣14CO2樣品采集方式，完成樣品14C的高精度丈量；取得我國年夜氣14CO2的本底值，轉變依靠國外本底值的狀態。展開碳排放的14C示蹤研討，起首需求樹立靠得住的樣品采集和剖析方式，國際今朝曾經樹立了從年到小時分歧時光標準的年夜氣14C樣品采集方式，且樣品石墨化后，經加快器質譜儀測定，精度優于0.2%。年夜氣14CO2的本底值是示蹤CO2ff的基本，我國由于起步較晚，還缺少年夜氣14CO2本底值的不雅測，需求依靠國外本底值。國際團隊經由過程在青海省瓦里關、海南省七仙嶺和陜西省太白山等地的不雅測，并與國外本底值停止比擬，確立了我國年夜氣14CO2的本底值，并提醒了其變更紀律，轉變了依靠國外本底值的狀態，進而可以實時正確地示蹤我國的CO2ff。
（2）定量了我國重要城市年夜氣CO2ff濃度程度、提醒當時空變更特征和影響原因包養網心得。經由過程在我國重要城市的年夜氣14CO2不雅測，發明城市新增年夜氣CO2重要來自化石源排放。時光上，城市年夜氣CO2ff具有夏季高于夏日、日變更呈雙峰的特征，且任務日和非任務日的CO2ff差別不明顯，這與歐美城市分歧。空間上，城市年夜氣CO2ff具有城區高于郊區、CO2ff由關中盆地中間向盆地周邊遞加和我國東南部城市夏季年夜氣CO2ff較高的特征。此外，對西安市年夜氣14CO2的多年不雅測表白，西安市年夜氣CO2ff濃度由2011—2013年的40.1 ± 3.8 ppm降落到2014—2016年的25.7 ± 1.1 ppm，而同期PM2.5濃度由123.5 ± 9.5 µg·m–3降落到69.6 ± 8.4 µg·m–3，闡明自2013年9月以來實行的“年夜氣十條”，促使了年夜氣淨化物與CO2ff濃度的雙降落。
（3）解析了典範城市CO2ff的起源和傳輸的影響，發明與PM2.5的同步變更關系。國際團隊聯合13C同位素，解析出西安市夏季CO2ff重要來自燃煤（54%—70%），而北京市夏季CO2ff重要來自自然氣熄滅（55% ± 9%）。區域景象-年夜氣化學在線耦合形式（WRF-Chem）模仿成果表白，西安市CO2ff重要來自關中盆地內排放，而北京市CO2ff會遭到西北風輸出的較年夜影響（約30%）。研討發明我國城市的CO2ff濃度與PM2.5濃度廣泛相干，灰霾時代CO2ff濃度明顯降低，CO2ff與PM2.5兩者的濃度同時變更，這可辦事于我國以後減污降碳協同增效計劃的實行。
我國年夜氣14CO2不雅測的缺乏
我國在年夜氣14CO2不雅測方面已獲得了一些停頓，經由過程14C示蹤法獲得了年夜氣CO2ff濃度程度，但由于與源清單法獲得的碳排放量（單元為噸）量綱分歧，故還不克不及直接對照。國際有團隊聯合CO2不雅測和年夜氣反演，研討了太原—晉中地域的碳排放量，但其反演中的先驗清單還未經14C示蹤校驗。總體而言，我國在14CO2不雅測聯合年夜氣反演來定量碳排放量方面的研討仍是空缺。此外，碳匯量的反演起首需求正確的化石碳排放量。是以，有需要構建一種“14CO2—CO2”雙示蹤劑反演體系，相較于僅斟酌CO2的傳統反演體系，雙示蹤劑反演體系能有用下降異化經過歷程中因區分CO2ff與CO2bio不正確所發生的誤差，從而停止我國更為精準的碳排放量反演。
提出
基于以後碳減排的國際情勢和國際的研討前沿，年夜氣14CO2不雅測是我國“雙碳”範疇一項很是主要且火燒眉毛的任務，對此提出如下4點提出。
我國版圖廣闊而年夜氣14CO2的不雅測數據又比擬缺少。提出盡快聯合年夜氣反演的需求，最年夜限制地在我國樹立涵蓋分歧類型地址的年夜氣14CO2不雅測收集，周全提醒我國年夜氣CO2中來自化石排放源和生物排放源的進獻量，展示我國CO2ff和CO2bio的分布圖景，為年夜氣反演等研討供給要害基本數據。
年夜氣14CO2不雅測專門研究性強，精度請求較高（≤0.2%），是以，應同一展開相干培訓，并同一年夜氣14CO2不雅測尺度和丈量方式。按期組織國際比對，積極介入國際比對；按期與國外本底年夜氣14CO2的不雅測數據對照；積極與國際同業交通最新經歷和結果，擴展我國在此範疇的影響力。
14C測試本錢較高，且今朝年夜氣14CO2還不克不及在線不雅測；但這是一項持久的任務，需求各級當局和相干研討機構加年夜支撐力度。提出將年夜氣14CO2不雅測慢慢歸入溫室氣體監測營業中，由相干科研院所牽頭制訂同一的技巧尺度，規范年夜氣14CO2樣品采集、丈量和質控等，并在研討上賜與技巧支撐，由處所當局在采樣點布設、樣品采集、職員和經費等方面賜與支撐。
盡快將14CO2不雅測與年夜氣反演相聯合，展開全國和區域的碳排放量反演，進而校驗清單碳排放量，進步我國碳排放數據的靠得住性。
（作者：牛振川、王鵬、吳書剛、周衛健，中國迷信院地球周遭的狀況研討所 黃土與第四紀地質國度重點試驗室、西安加快器質譜中間；編審：劉一霖；《中國迷信院院刊》供稿）
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