[發(fā)明專利]碳排放定量反演的方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210159184.0
• 申請(qǐng)日: 2022-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN114547885A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林曉娟;劉竹;鄧鑄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G16C20/30
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開涉及低碳技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種利用軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行碳排放定量反演的方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。該利用軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行碳排放定量反演的方法包括：定量工廠碳排放，得到二氧化碳截面通量的線密度；利用高斯羽流模型優(yōu)化風(fēng)向，得到優(yōu)化后的風(fēng)向；基于二氧化碳截面通量的線密度和優(yōu)化后的風(fēng)向，計(jì)算得到電廠的二氧化碳排放值。利用本公開，能夠定量監(jiān)測(cè)電廠的二氧化碳排放狀況，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)的工廠級(jí)別的碳排放監(jiān)測(cè)和管理，有效降低了因風(fēng)向偏差導(dǎo)致的估算結(jié)果誤差，能夠形成一種不依靠工廠能源消耗數(shù)據(jù)來核算碳排放的獨(dú)立核算體系。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及低碳技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種利用軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星OCO-2 遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行碳排放定量反演的方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

二氧化碳(CO₂)是導(dǎo)致全球增溫變暖的主要溫室氣體之一。人類活動(dòng)如化石能源燃燒是大氣中二氧化碳含量增加的主要因素。自上世紀(jì)末至今，各個(gè)締約方國(guó)家為應(yīng)對(duì)氣候變化，已經(jīng)制定了如《巴黎協(xié)定》和《京都議定書》等減排協(xié)議，致力于把全球平均氣溫增幅限制在工業(yè)化前水平上的2攝氏度以內(nèi)。因此，準(zhǔn)確核算國(guó)家、城市和工廠等各個(gè)尺度的二氧化碳排放量是衡量減排效果和政策制定的重要基準(zhǔn)。

現(xiàn)有的二氧化碳排放核算方法主要有兩種：一種是基于能源活動(dòng)數(shù)據(jù)的自下而上(bottom-up)核算方法，另一種是基于大氣二氧化碳濃度的自上而下(top-down)反演核算方法。其中，自下而上核算二氧化碳方法是由聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)等國(guó)際組織制定并被廣泛應(yīng)用的通過化石能源消耗量和對(duì)應(yīng)化石能源種類的排放因子來估算二氧化碳排放量的方法，其中，排放因子與能源燃料類型、質(zhì)量和燃燒效率相關(guān)。自下而上二氧化碳排放核算方法的缺陷主要來自兩方面，一是能源活動(dòng)水平數(shù)據(jù)即工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量和能源消耗量等統(tǒng)計(jì)資料更新速度慢、統(tǒng)計(jì)口徑不一致、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不完整，二是燃料類型對(duì)應(yīng)的排放因子不確定性高、具有地域差異性、實(shí)測(cè)難度大且成本高。因此，自下而上核算二氧化碳排放清單的方法難以捕捉人為排放源的時(shí)間動(dòng)態(tài)變化和空間格局變化。

自上而下反演二氧化碳排放核算方法是基于觀測(cè)的大氣中二氧化碳總柱濃度和對(duì)應(yīng)時(shí)間的氣象資料，利用大氣化學(xué)傳輸模式，采用如卡爾曼濾波和四維變分等數(shù)據(jù)同化方法，估算區(qū)域二氧化碳源和匯的通量及其變化。該方法是通過計(jì)算大氣化學(xué)傳輸模式模擬值與觀測(cè)二氧化碳濃度之間差異最小的區(qū)域通量，實(shí)現(xiàn)基于貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)理論的反演區(qū)域二氧化碳通量的方法。其中，觀測(cè)二氧化碳濃度數(shù)據(jù)主要來自兩個(gè)方面，一是地面觀測(cè)大氣二氧化碳濃度數(shù)據(jù)，二是衛(wèi)星觀測(cè)獲取的遙感數(shù)據(jù)。在已有的利用分布在全球的地基觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合大氣化學(xué)模式計(jì)算全球高時(shí)空分辨率的碳通量的研究中，存在著由于觀測(cè)站點(diǎn)稀疏且缺乏，反演的通量不確定性大，不同模式之間的結(jié)果差異大等缺陷。衛(wèi)星數(shù)據(jù)的引入雖然能一定程度上增加觀測(cè)數(shù)據(jù)來源，但其存在區(qū)域性偏差，且衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)精度和覆蓋率仍然不足，反演的碳通量結(jié)果存在一定偏差。總體而言，自上而下方法反演二氧化碳排放的方法存在空間分辨率粗，模式之間結(jié)果差異大，不確定性大的缺陷。

另外，軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星OCO-2是美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)于 2014年7月2號(hào)發(fā)射的一枚軌道碳觀測(cè)器2號(hào)衛(wèi)星，用以監(jiān)測(cè)全球二氧化碳排放情況。在現(xiàn)有利用軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星OCO-2監(jiān)測(cè)人為二氧化碳排放的研究中，大多觀測(cè)二氧化碳濃度在城市地區(qū)的變化，或者是全球區(qū)域二氧化碳濃度隨時(shí)間的變化，尚無法實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放的定量研究。僅有少數(shù)研究實(shí)現(xiàn)了利用軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星OCO-2觀測(cè)軌跡定量發(fā)電廠的二氧化碳排放，由于風(fēng)向不準(zhǔn)確，存在著估算誤差大，估算結(jié)果歸因困難的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

有鑒于此，本公開的主要目的在于提供一種利用軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行碳排放定量反演的方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

(二)技術(shù)方案