衛星遙感監測反演燃煤電廠二氧化碳排放量研究取得進展

　　近日，中國科學院空天信息創新研究院遙感衛星應用國家工程研究中心石玉勝研究團隊在燃煤電廠二氧化碳（CO₂）排放的遙感反演估算研究方面取得進展。2月22日，相關研究成果以《基于軌道碳觀測者2號和3號衛星觀測和高斯羽流模型反演燃煤電廠二氧化碳排放》（CO₂ emissions retrieval from coal-fired power plants based on OCO-2/3 satellite observations and a Gaussian plume model）為題，在線發表在《清潔生產》（Journal of Cleaner Production）上。

　　為應對氣候變化對人類可持續發展的威脅，聯合國可持續發展目標13（SDG 13）設立為“采取緊急行動應對氣候變化及其影響”，中國積極響應氣候行動，實施“雙碳”國家戰略。二氧化碳作為最重要的溫室氣體之一，主要來自化石燃料燃燒。中國燃煤電廠二氧化碳排放量約占全國二氧化碳總排放量的50%。然而，現有的燃煤電廠溫室氣體排放清單由于統計數據更新滯后和排放因子不準確，已無法代表電廠真實排放量。

　　隨著遙感技術的發展，地面上的氣體排放信息可以由空間的傳感器通過電磁波輻射感知，利用大氣模型對衛星識別排放信息進行反演，為估算電廠二氧化碳排放量提供了新方法。該方法基于實測衛星數據，較少受到人為因素影響且時間分辨率較高，為不同地區的估算提供了統一標準。因此，開展衛星遙感監測與反演，準確估算中國燃煤電廠二氧化碳排放量，不僅是電力行業開展碳減排的前提條件，而且可以提供獨立客觀的碳排放監測數據，助力中國碳盤點以及評估重點行業碳減排效力。

　　該研究團隊結合多源碳衛星遙感數據（軌道碳觀測者2號和3號）和優化后的高斯羽流模型開展長時間序列燃煤電廠二氧化碳排放量自上而下的遙感反演工作，在針對不同裝機容量電廠【超大型（≥5000 兆瓦）、特大型（4000-5000兆瓦）、大型（≥3000兆瓦）】開展二氧化碳排放衛星識別的基礎上，結合高斯羽流模型反演中國區域燃煤電廠的最新二氧化碳排放量數值，并優化模型大氣背景值確定子模塊，有效提高模型擬合相關系數，從而提高反演結果的精度。

　　結果顯示，風速是影響碳衛星數據觀測二氧化碳柱濃度大小的主要影響因素。當風速增加到10米/秒附近時，本研究中所有電廠的大氣二氧化碳柱平均干空氣混合比（XCO₂）增強量均小于1百萬分率（ppm），意味著衛星碳排放反演精度將受到限制。研究估算的二氧化碳排放數值范圍從超大型電廠（中國托克托）的63千噸/天到大型電廠（中國上都）的37千噸/天，經過驗證，與大多數燃煤電廠自下而上的排放清單數值一致性較高，但部分電廠排放清單由于年限過長、機組更新換代、燃煤類型等原因與本研究顯示出差異。該研究擴充了重要點源碳排放實時監測的技術手段，有助于國家和地區制定有針對性的碳減排政策。此外，預估的具體排放值可用于優化排放清單，監測識別偷排漏排問題，為大氣化學模型提供更準確的輸入數據。

　　研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃和中科院等的支持。

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