大气中CO2和温室气体检测方案(其它通用分析)

SciencetoSolutions “双碳”行动有效性评估解决方案 碳监测、核查支持系统解决方案(3MVS) (Monitoring Verification Support) 地址：北京市海淀区瀚河河路自在香山98-1号楼 电话：010-5165124688121891 同化系统网页：http：//www.carbontracker.cn/index.html 北京普瑞亿科科技有限公司 中国·北京 北京普瑞亿科科技有限公司(简称“普瑞亿科”)成立于2007年，是国内领先的仪器设备、咨询服务和系统方案提供商，系国家高新技术企业。公司主要在科学研究、生态监测、气象观测、环境保护、农林生产、土壤水文、遥感监测、应急响应、城市安全等领域进行仪器设备销售租赁、技术信息顾问咨询和相关行业的系统方案设计。 针对“双碳”行动有效性评估，在遵循 MRV 体系的前提下，普瑞亿科联合中国科学院地理科学与资源研究所、复旦大学、南京信息工程大学等单位，升级体系至 MVS(可监测-Monitoring、可核查-Verification、可支持-Support)，并针对性地开发了一整套“碳计量”解决方案，致力于“天-空-地”多源碳(CO2)及其它温室气体监测、碳同化反演、碳达峰及碳中和行动有效性评估的系统解决方案。 普瑞亿科创新了“天-空-地”立体监测与评价核算的系统解决方案，设计了设备租售和运维结合、建站指导和数据分析结合，现场勘察和远程服务结合的服务新模式。 针对不同尺度(全国、省份和城市)碳源汇时空特征进行科学选址、最佳监测仪器推荐，构建科学合理的由高、中、低精度地基 CO2及其温温室气体监测站网，并结合卫星、航空及无人机监测，形成“自下而上”大气反演与“自上而下”物料平衡核算、生态样地调查、生态卫星遥感及生态系统模型模拟的集成融合立体监测与核算体系。 该解决方案面向中国、省、市(县)和工业园区四级碳监测核算目标，并针对这四种行政尺度碳监测要求分别提出建站建议、数据融合方案定制、模型核算服务，满足“双碳”行动有效性评估和碳交易市场的碳稽查需求。 监测设备租售：普瑞亿科租赁和销售国内外高、中、低精度地基CO2及其它温室气体观测设备，并提供仪器运维服务。同时，公司提供可溯源的标准气体、提供仪器设备标定以及设备维护维修等工作。 核算核查支持：普瑞亿科开发了高分辨嵌套中国的全球碳同化系统与区域(城市)高分辨嵌套格网碳同化反演系统，实现了多尺度(中国0.25度，省级5-10公里、城市1公里)甄别自然碳通量和人为碳排放的同化反演核算，致力为省、市(县)和工业园区碳源(排放)/汇估算、碳中和行行有效性精准评评提供世界领先水平的决策支持工具。 北京普瑞亿科科技有限公司重视协同发展、合作共赢，携手各方合作伙伴先后赢得北京市科委、中国科学院、国家科技部等单位的重大仪器设备研发项目支持并取得瞩目成果，为仪器设备研发、信息咨询服务和系统方案设计树立了行业典范。 立足现在，着眼未来，北京普瑞亿科科技有限公司以雄厚的实力为行业内客户提供优秀的系统解决方案和先进的仪器设备。热忱欢迎有志之士加入到我们的销售和售后服务队伍中来；；同时，诚邀各地经销商协力发展，共同开拓各地市场，共襄盛事。 根据生态环境部《碳监测评估试点工作方案》(环办监测函(2021)435号)“开展碳监测评估，建立 碳监测评估技术方法体系”，我公司针对性提出满足省、市(县)和工业园区监测要求的硬件配置和碳通量同化反演系统整体解决方案。 一、建设目标 按照《碳监测评估试点工作方案》要求，对区域和城市大气温室气体浓度、海洋碳汇进行监测，为省、市(县)和工业园区构建天地一体监测网，研制基于立体监测数据的碳同化模式，实现现中和行动效果的精确评估。 二、技术路线 碳通量同化反演系统是评估碳中和行动有效性的一种有力手段。基于地基主要温室气体(CO2、CH4、N20)浓度(高、中、低精度)、同位素及其同源痕量气体(CO， NO) 监测数据，以及卫星、系留气球、无人机、走航监测数据，采用全球最先进的碳同化反演系统软件，计算格网碳通量，并能甄别人类 CO2排放与生态碳汇。 图1系统总体技术路线 三、监测方法 目前对于碳监测手段主要包括三种：航空、航天和地基监测。 本方案采取了多源多卫星 (TANSAT、OCO 系列卫星及 G-5)、地基监测(站)网、车载移动站、 飞机、北京普瑞亿科科技有限公司 www.pri-eco.com info@pri-eco.com 010-51651246 88121891 系留气球五种方式来组建省、市(县)和工业园区“天空地多源多尺度碳监测体系”，如图2所示，此监测体系几乎涵盖了碳源汇分布区从地面到高空的多个尺度，从而保证更加精确地反演计算“准”实时的高分辨格网尺度人为碳排放和自然碳通量。 地面监测网、走航、高塔站 图2天空地多源碳监测网 四、碳通量同化反演系统 根据城市的能源结构、产业结构、城市化水平、人口规模、区域分布等因素，建立合适的全球及区域高分辨率碳同化反演系统，实现对人为源/自然源、当地源/周边源以及网格化浓度的同步反演优化。 高分辨率同化反演系统设计的总体思路如图3所示，主体基于城市温室气体浓度高精度在线监测站数据(CO2误差 <0.1 ppm， CH4 误差<2 ppb)，辅助星空地多源监测数据和本项目拟观测的重点试验区C02同位素数据，研发自然碳通量与人为碳通量区分技术和多源卫星-地基碳联合同化算法，构建并优化全球嵌套碳同化系统和高分辨区域同化系统，对中国(0.25°×0.25°)和全球(1°°×1°)实现自然生态系统碳通量优化、对区域(省域，5km)和重点城市(1km)实现人为碳排放和生态系统碳通量优化，对3个尺度输出格网 CO2浓度进行优化；对同化系统输出结果，采用涡度相关通量观测、COz排放清单方法、 卫星遥感产品以及生态系统模型的自下而上方法获得碳核查结果进行独立、交互验证、分析。 五、应用示例 地基观测要素的准确获取需要进行科学严谨的站点选址，以使观测位点所获取的数据具有代表性。通常，我们需要就监测区域的地形地貌、土地覆被土地利用、大气动力场、气象站风场玫瑰图，以及碳排放和碳汇分布、COz和 CO浓度等基础数据进行分析，通过后向轨迹模型、足迹模型 (Footprint)计算和拉格朗日粒子等扩散模型开展模拟分析，确定预设点位、观测高度及必要观测项目指标要求(如碳同位素取样频度)；通过反演系统理想实验确定格网敏感度，保证备选点位能够观测到所有格网排放和和汇信息以及外来传输的贡献，完成监测区域高精度 CO2监测点位选取方案。 利用生态系统模型-大气传输模型耦合技术、自然碳通量与人为碳通量区分技术和高效混合同化新算法(集合卡尔曼-4维变分)，构建高分辨嵌套中国区域的全球碳同化系统和3层嵌套格网区域同化系统，实现重庆大行政区域(10-15km) 和对建成区(2-3 km)两个尺度人为碳排放和生态系统碳通量的反演与优化。采用涡度相关通量观测、传统自下而上CO2 排放清单法、卫星遥感产品和生态系统模型模拟结果进行交叉验证、分析。 FLEXPART结果 图4区域嵌套格网高分辨人为碳排放/碳汇核算反演模型应用案例(重庆) 六、专家团队 碳通量同化反演系统整体解决方案由中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室作为技术支撑。该团队集成构建了我国首个高时空分辨率碳同化反演系统(CarbonTracker-China，简称 CT-China)，并实现在国家气象卫星中心准业务化运行。2021年6月，中国科学院地理科学与资源研究所与中国环境监测总站联合开展面向中国二氧化碳等温室气体同化反演和碳中和行动有效性评估的大气二氧化碳同化反演系统合作研究。 1.匡国际领先技术水平 网站地图丨联系我们1所长信箱 English|中国科学院 检索 您现在的位置：首页>新闻动态>科研动态 【科技日报】我国首个高时空分辨率炭同化反演系统于日前发布 2014-06-20|【大中小】【打印】【关闭】 来源：科技日报 作者：张晶 发布时间：2014-6-20 科技日报讯 (记者张晶)记者从中国科学院地理科学与资源研究所获悉，我国首个高时空分辨率率同化反演系统——中科院院追踪同化系统(CarbonTracker-China， CAS)于日前发布。依据该软件系统，可以通过大气二氧化碳浓度的观测数据来估算陆地生态系统碳源碳汇的分布信息。 2007年，美国国家海洋与大气局正式发布了其研发的、以北美为重点关注区的全球碳追踪同化系统，它在跨跨度、多源观测数据融合、模型同化等方面具有优势。2009年6月，中国科学院地理科学与资源研究所陈报章研究员，开始组建团队研发中国碳追踪同化系统。 “中科院碳追踪同化系统是继美国和欧盟之后，世界上第三个全球尺度碳追踪同化系统。”陈报章告诉记者，目前这一领域研究中通常采用植被调查等手段，自下而上来计算一个地区乃至全球的碳汇量。但是，地球表面并不均一，生态系统也极为复杂，这种计算方法会带来很大的误差。中科院追踪同化系统采用的是自上而下的方法，以海洋碳源碳汇、人为排放以及生物质燃烧等二氧化碳排放数据、全球网格化气象数据以及近地表二氧化碳浓度观测数据为基础数据，应用大气模型反推出陆地生态系统在每个网格单元上的碳源碳汇时空动态分布信息。 “这套系统强化了中国陆地生态系统的碳源碳汇模拟，提高了中国区域的模拟精度。这能够为中国参加全球气候变化谈判、进行生态管理和资源优化提供有力支撑。”陈报章说。 中国科学院地理科学与资源研究所institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research， CAS 南京信息工丝大学Nanjing University of Information Science & Technx AMS 中国气象科学研究院 English CHINESE ACADEMY OF METEOROLOGICAL SCIENCES 信息 卜主页 中国碳同化系统 (CarbonTracker China) ·文件 ·合作者 欢迎访问由中国科学院 (CAS)、南京信息工程大学 (NUIST) 和中国气象科学研究院 (CAMS) 合作开发的"中国碳同化系统"项目网站。 ·不同点 这个网站为碳循环科学家提供大气数据同化系统的信息和结果。要了解更多有关此内容的信息，请点击文档中的链接，或使用左侧的菜单导航到其他位置。 ·历史版本 ·概述 ·FAQ ·联系我们 ·GEOS-Chem ·区域同化 ·合作伙伴 研究成果 ·摘要 ·浏览 ·下载 资源 ·俗语 ·引文 ·参考资料 浏览中国碳同化系统 (CTC) 的数值结果快速要要，可以使用上图导航到左侧查看"列表下的任何项目，或者查看区域或要表。 可在Carboscope网站上找到与其他自上而下CO2估算方法的比较。 88121891 中国碳同化系统是继美国、欧洲之后的全球第三个完整的全球尺度嵌套式碳同化系统，也是 NOAA 官方正式认可的3个授权以Carbontracker 命名的3个同化系统(网站)之一。 2.系列书籍 3.发明专利与软件著作权证书 证 专利 专利 授权 刘定 专利自 科 局长 申长雨 www.pri-eco.com info@pri-eco.com 京普瑞科科技有限公司 N北京普瑞科科技有限公司 www.pri-eco.com info@pri-eco.com        北京普瑞亿科科技有限公司（简称“普瑞亿科”）成立于2007年，是国内前沿的仪器设备、咨询服务和系统方案提供商，系国家高新技术企业。公司主要在科学研究、生态监测、气象观测、环境保护、农林生产、土壤水文、遥感监测、应急响应、城市安全等领域进行仪器设备销售租赁、技术信息顾问咨询和相关行业的系统方案设计。       针对“双碳”行动有效性评估，在遵循MRV体系的前提下，普瑞亿科联合中国科学院地理科学与资源研究所、复旦大学、南京信息工程大学等单位，升级体系至MVS（可监测-Monitoring、可核查-Verification、可支持-Support），并针对性地开发了一整套“碳计量”解决方案，致力于 “天-空-地”多源碳（CO2）及其它温室气体监测、碳同化反演、碳达峰及碳中和行动有效性评估的系统解决方案。       普瑞亿科创新了“天-空-地”立体监测与评价核算的系统解决方案，设计了设备租售和运维结合、建站指导和数据分析结合，现场勘察和远程服务结合的服务新模式。       针对不同尺度（全国、省份和城市）碳源汇时空特征进行科学选址、更优监测仪器推荐，构建科学合理的由高、中、低精度地基CO2及其它温室气体监测站网，并结合卫星、航空及无人机监测，形成“自下而上”大气反演与“自上而下”物料平衡核算、生态样地调查、生态卫星遥感及生态系统模型模拟的集成融合立体监测与核算体系。       该解决方案面向中国、省、市（县）和工业园区四级碳监测核算目标，并针对这四种行政尺度碳监测要求分别提出建站建议、数据融合方案定制、模型核算服务，满足“双碳”行动有效性评估和碳交易市场的碳稽查需求。 监测设备租售：普瑞亿科租赁和销售国内外高、中、低精度地基CO2及其它温室气体观测设备，并提供仪器运维服务。同时，公司提供可溯源的标准气体、提供仪器设备标定以及设备维护维修等工作。核算核查支持：普瑞亿科开发了高分辨嵌套中国的全球碳同化系统与区域（城市）高分辨嵌套格网碳同化反演系统，实现了多尺度（中国0.25度，省级5-10公里、城市1公里）甄别自然碳通量和人为碳排放的同化反演核算，致力为省、市（县）和工业园区碳源（排放）/汇估算、碳中和行动有效性精确评估提供更高水平的决策支持工具。检验检测服务：普瑞亿科的关联公司能够提供13C、14C等样品的检验检测服务，具有CMA资质，系行业特色第三方检验检测实验室。       北京普瑞亿科科技有限公司重视协同发展、合作共赢，携手各方合作伙伴先后赢得北京市科委、中国科学院、国家科技部等单位的重大仪器设备研发项目支持并取得瞩目成果，为仪器设备研发、信息咨询服务和系统方案设计树立了行业典范。       立足现在，着眼未来，北京普瑞亿科科技有限公司以雄厚的实力为行业内客户提供优质的系统解决方案和先进的仪器设备。热忱欢迎有志之士加入到我们的销售和售后服务队伍中来；同时，诚邀各地经销商协力发展，共同开拓各地市场，共襄盛事。       根据生态环境部《碳监测评估试点工作方案》（环办监测函〔2021〕435号）“开展碳监测评估，建立碳监测评估技术方法体系”，我公司针对性提出满足省、市（县）和工业园区监测要求的硬件配置和碳通量同化反演系统整体解决方案。        按照《碳监测评估试点工作方案》要求，对区域和城市大气温室气体浓度、海洋碳汇进行监测，为省、市（县）和工业园区构建天地一体监测网，研制基于立体监测数据的碳同化模式，实现碳中和行动效果的精确评估。        碳通量同化反演系统是评估碳中和行动有效性的一种有力手段。基于地基主要温室气体（CO2、CH4、N2O）浓度（高、中、低精度）、同位素及其同源痕量气体（CO， NOx）监测数据，以及卫星、系留气球、无人机、走航监测数据，采用全球前沿的碳同化反演系统软件，计算格网碳通量，并能甄别人类CO2排放与生态碳汇。图1 系统总体技术路线        目前对于碳监测手段主要包括三种：航空、航天和地基监测。       本方案采取了多源碳卫星（TANSAT、OCO系列卫星及G-5）、地基监测（站）网、车载移动站、飞机、系留气球五种方式来组建省、市（县）和工业园区“天空地多源多尺度碳监测体系”，如图2所示，此监测体系几乎涵盖了碳源汇分布区从地面到高空的多个尺度，从而保证更加精确地反演计算“准”实时的高分辨格网尺度人为碳排放和自然碳通量。图2 天空地多源碳监测网        根据城市的能源结构、产业结构、城市化水平、人口规模、区域分布等因素，建立合适的全球及区域高分辨率碳同化反演系统，实现对人为源/自然源、当地源/周边源以及网格化浓度的同步反演优化。       高分辨率同化反演系统设计的总体思路如图3所示，主体基于城市温室气体浓度高精度在线监测站数据（CO2误差 <0.1 ppm，CH4误差 <2 ppb），辅助星空地多源监测数据和本项目拟观测的重点试验区14CO2同位素数据，研发自然碳通量与人为碳通量区分技术和多源卫星-地基碳联合同化算法，构建并优化全球嵌套碳同化系统和高分辨区域同化系统，对中国（0.25°×0.25°）和全球（1° × 1°）实现自然生态系统碳通量优化、对区域（省域，5 km）和重点城市（1 km）实现人为碳排放和生态系统碳通量优化，对3个尺度输出格网CO2浓度进行优化；对同化系统输出结果，采用涡度相关通量观测、CO2排放清单方法、卫星遥感产品以及生态系统模型的自下而上方法获得碳核查结果进行独立、交互验证、分析。图3 高分辨同化系统构建方案流程图        地基观测要素的准确获取需要进行科学严谨的站点选址，以使观测位点所获取的数据具有代表性。通常，我们需要就监测区域的地形地貌、土地覆被土地利用、大气动力场、气象站风场玫瑰图，以及碳排放和碳汇分布、CO2和CO浓度等基础数据进行分析，通过后向轨迹模型、足迹模型（Footprint）计算和拉格朗日粒子等扩散模型开展模拟分析，确定预设点位、观测高度及必要观测项目指标要求（如碳同位素取样频度）；通过反演系统理想实验确定格网敏感度，保证备选点位能够观测到所有格网排放和碳汇信息以及外来传输的贡献，完成监测区域高精度CO2监测点位选取方案。       利用生态系统模型-大气传输模型耦合技术、自然碳通量与人为碳通量区分技术和高效混合同化新算法（集合卡尔曼 - 4维变分），构建高分辨嵌套中国区域的全球碳同化系统和3层嵌套格网区域同化系统，实现重庆大行政区域（10-15 km）和对建成区（2-3 km）两个尺度人为碳排放和生态系统碳通量的反演与优化。采用涡度相关通量观测、传统自下而上CO2排放清单法、卫星遥感产品和生态系统模型模拟结果进行交叉验证、分析。图4 区域嵌套格网高分辨人为碳排放/碳汇核算反演模型应用案例（重庆）        碳通量同化反演系统整体解决方案由中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室作为技术支撑。该团队集成构建了我国首个高时空分辨率碳同化反演系统（CarbonTracker-China，简称 CT-China)，并实现在国家气象卫星中心准业务化运行。2021年6月，中国科学院地理科学与资源研究所与中国环境监测总站联合开展面向中国二氧化碳等温室气体同化反演和碳中和行动有效性评估的大气二氧化碳同化反演系统合作研究。同化系统网页：http://www.carb‍ontracker.cn/index.html       中国碳同化系统是继美国、欧洲之后的全球第三个完整的全球尺度嵌套式碳同化系统，也是NOAA官方正式认可的3个授权以Carbontracker命名的3个同化系统（网站）之一。