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独家报道 | 倾覆碳排放监测数据的时候范式,“实时全景碳舆图”完成对碳排放实时、高频次监测

2021-8-10 11:38

来历: MIT-TR-China


自中国当局提出 “2030 碳达峰,2060 碳中和” 的双碳方针以来,天下各地已紧锣密鼓的环绕 “双碳” 方针睁开步履。同时,颠末十余年的准备,天下碳排放权买卖市场已于本年 7 月 16 日在上海环境动力买卖所正式启动。

跟着“双碳方针”的有序推动和碳买卖市场的疾速成长,笼盖行业规模慢慢扩展。为了对碳排放停止监测、评价及对将来排放趋向睁展开望,当局、出产企业、投融资机构、科研团队等有关方均对碳排放监测数据的时效性、精准度及更新频次等均提出了更高、更火急的请求。

但是,因为手艺限定,以后国际上具备空间分辩率的碳排放关头根本数据 —— 碳排放舆图的时效性严峻缺乏,遍及存在一年以上的时候滞后性、时空分辩率低、分歧性差的题目。若要完成实时、切确、靠得住的碳排放静态监测及政策评价,则需建立一种新的碳排放舆图范式。

1|2021 年 8 月 9 日的环球 “实时全景碳舆图”(来历:刘竹团队 )

为此,清华大学刘竹研讨团队结合国际外多个机构,基于卫星遥感、云计较平台等穿插学科的前沿手艺,在多局部维度和全域笼盖空间规模上完成了全景网格化碳排放的近实时疾速计较,构成环球首个高分辩率的 “实时全景碳舆图”,由DeepTech停止独家首发

绝对以后国际上的基于汗青数据的碳舆图,“实时全景碳舆图” 相称于把碳排放的空间展现从 “曩昔时” 推动到 “此刻时”。 “实时全景碳舆图” 可有用展现碳排放近实时的时空散布,从而极大地赋能 “双碳方针” 的迷信化、切确化完成。“实时全景碳舆图” 可对地域碳排放的实时静态变更和碳减排的结果构成实时的反应与评价,有助于评价核实各地 “双碳” 任务效果并实时调剂呼应的政策办法。

大数据、云计较、卫星遥感、机械进修多维赋能,霸占两大数据困难

刘竹坦言,要构建这类全景碳舆图,必须要霸占两大焦点手艺困难 —— 笼盖环球的实时数据源和完成实时碳排放海量化高效处置的参数化方式。

最近几年来,疾速成长的大数据手艺和多源多维度的数据可取得性为完成这一功效供给了契机。今朝,中国、美国、日本等多个国度在轨的二氧化碳监测卫星和舆图 GPS 传感器的普遍利用等都为实时全景碳舆图供给了多维度的数据源。

同时,该研讨团队基于多年实际根本,经由进程将碳排放定量评价中的勾当因子停止参数化处置和分化,利用空中观察数据、卫星遥感数据及电网监测数据等多源数据来表征碳排放参数数据的时空变更,构建了完成近实时更新的碳排放时空表征的参数法实际和方式模子。

别的,团队在构建实时全景碳舆图的进程中还普遍利用了超等计较机、云计较平台和机械进修等针对实时海量数据停止处置的手艺手腕。

基于这些穿插学科手腕,刘竹团队构建了环球实时碳排放数据库 Carbon Monitor (http://carbonmonitor.org/),该数据库涵盖跨越 70% 的环球电力和财产排放、85% 的空中运输排放和近 100% 的室第和航空业燃料排放的高分辩率勾当数据,笼盖了以日为分辩率的环球 90% 以上的二氧化碳排放量,是今朝独一能够或许供给日分辩率环球碳排放空间展现的数据平台,可为迷信研讨和政策评价供给根本数据撑持,并大幅度延长低碳政策的呼应时候。实时全景碳舆图在基于环球实时碳排放数据库的根本上进一步完成了环球最高时空分辩率的碳排放可视化显现。

碳排放数据近实时可视化显现,标准可精准至各大局部、省市级别

据先容, “实时全景碳舆图” 也笼盖了中国一切地域。包含了 6 大首要排放局部:电力、财产、住民花费、空中运输、国际航空、国际航空。对财产局部,化石燃料熄灭和水泥出产进程的碳排放均被斟酌在内。空间分辩率为 0.1°*0.1°(经纬度),时候分辩率为日标准。

图2|中国全数分 “实时全景碳舆图”(来历:刘竹团队)

除全数分排放数据外,“实时全景碳舆图” 也供给了分局部邃密化排放数据,包含电力局部、财产局部、住民花费局部、空中交通局部、国际航空和国际航空局部。
 
图3|中国分局部 “实时全景碳舆图”(来历:刘竹团队 )

“实时全景碳舆图” 用差别色彩表现各地域的碳排放量凹凸环境,色彩越红的地域表现碳排放量就越高,反之,色彩越蓝的地域碳排放量就越低。

以国际航空局部、住民花费局部、空中交通局部为例,从航空碳排放表示图来看,白色发射地域是都会机场地点地(如北京机场、上海机场),航路的深浅不一代表差别航路的碳排放有所差别;从住民花费碳排放表示图来看,广东省热值地域首要散布在珠三角地域,象征着大批生齿会聚在珠三角形成较高的住民花费排放;从空中交通碳排放表示图来看,新疆地域散布的色彩中较红的线路为本地的交通支线,交通流量较高。相干当局本能机能局部能够参考舆图显现信息,停止公道的碳排放管控。

图4|中国局部局部 “实时全景碳舆图” 表示图(来历:刘竹团队 )

以省级标准来看,中国 “实时全景碳舆图” 展现了中国各省区的碳排放日变更、周变更及季候变更。基于日排放数据的整年排放数据显现,因为受疫情影响,2020 年中国大局部地域碳排放量和 2019 年比拟整体上略有降落;比拟 2019 年,2020 年度中国总碳排放削减量排名前十的省分顺次为:湖北、江苏、浙江、重庆、安徽、湖南、海南、青海、贵州、北京。

图5|比拟 2019 年中国 2020 年度减排量前 10 省分(来历:刘竹团队)

“实时全景碳舆图” 还初次反应了中国各省区二氧化碳排放的季候变更,比方大局部南边省分因为采暖和供热的干系显现出夏日和夏日的排放岑岭和年龄两季的排放低谷。

别的,对大局部省分而言,火力发电局部和财产局部仍然是最首要的碳排放局部。对电力局部而言,西部四省区(西藏、青海、甘肃和陕西)在夏日(12-1 月)到达排放岑岭,而除此以外的省分则在一年中显现出别离由夏日供暖和夏日制冷致使的两个排放岑岭。

对财产局部而言,碳排放的日变更在南边省分(长江沿线及以南)和南边省分显现出了较着的差别。南边省分财产局部的二氧化碳排放量在夏日到达排放岑岭,而南边省分财产局部的碳排放则在春节后延续回升。路面交通碳排放的日变更首要遭到节沐日时代生齿勾当环境影响。

图6|中国 “实时全景碳舆图” 聚焦省级排放环境(来历:刘竹团队)

“实时全景碳舆图” 可进一步反应都会标准的碳排放变更,以北京、上海、武汉三座典范都会为例,2020 年 3 座都会的碳排放量在 1 月末受疫情影响呈现较着降落,在疫情取得节制后趋于安稳。

但即便遭到疫情影响,2020 年三座都会的碳排放的首要来历仍然是财产局部,从报酬排放所反应的人类勾当程度变更来看,住民花费局部受疫情影响较小,空中交通和航空局部受疫情影响最为较着。

图7|中国 “实时全景碳舆图” 聚焦都会级排放环境(来历:刘竹团队 )

经由进程 “实时全景碳舆图” 供给的都会级日度分局部碳排放信息,也能够较着看到,2020 年 1 月尾因受新冠疫情影响,北京市交通局部的碳排放量较着降落;2020 年 6 月尾,因北京新发地疫情的迸发碳排放也有所降落;2020 年 10 月初,因十一假期的到来北京市市民外出游览,本市内的交通碳排放量是以呈现较着降落。
 
图8| “实时全景碳舆图” 聚焦北京市排放环境表示图(来历:刘竹团队 )

倾覆碳排放监测数据的时候范式,由 “曩昔时” 退化为 “此刻时”

实时全景碳舆图具备两大上风:第一,降服了同类数据较长的时候滞后性,完成近实时的疾速更新;第二,兼具高的时候分辩率(天标准)和空间分辩率(0.1°×0.1°)的上风,是今朝独一具备天标准分辩率的分局部实时环球碳排放舆图。


据刘竹先容,今朝已接纳实时全景碳舆图数据的国际机构和相干的报告包含:

  • 环球碳打算:2020 年环球碳出入报告(Global Carbon Budget 2020) 
  • 国际景象形象构造 WMO:结合迷信报告 2021 (United in Science 2021)
  • 结合国:碳排放差异报告 2020 (Emission Gap Report 2020)

倾覆传统完成 “此刻时” 的实时全景碳舆图对熟悉国度级碳排放空间散布静态变更趋向意思严重,其能够有用地展现、权衡和评价 “双碳” 任务的实际环境,极大地撑持处所各级当局、企业对本身所辖地域停止碳排放实时邃密化监测,和评价核实相干 “双碳” 任务的效果,和时调剂各种政策办法,从而极大地赋能 “双碳” 方针的迷信化、切确化完成。
 
图9 | 刘竹

作为环球实时碳数据 Carbon Monitor 和中国碳核算数据库 CEADs 的结合开创人,刘竹今朝在清华大学地球体系迷信系任副传授、出格研讨员、博士生导师。他曾在中国迷信院取得博士学位,后赴哈佛大学和加州理工学院处置博士后研讨。2019 年,刘竹当选《麻省理工科技批评》中国“ 35 岁以下立异 35 人”

谈及实时全景碳舆图的利用潜力,刘竹先容道,“基于实时全景碳舆图将进一步搭建出静态可视化交互展现平台,睁开网页端和挪动 APP 的开辟”。

在该平台上, Carbon Monitor 能够为当局局部、各种企业、用能小我等差别用户供给定制化办事,针对用户感乐趣的地域也能够供给全景碳排放监测舆图、碳评价及碳展望等功效,定制化展现差别排放源的品种、来历和时空散布特点,挑选碳排放变更的关头节点,辨认碳排放的时空演变,梳理各来历差别区段的动力耗损及碳排放环境,摸索该地域完成碳中和的路子。”

DeepTech 打算在将来举行碳中和、碳达峰、绿色经济等相干主题主题峰会,旨在为国际外存眷碳达峰碳中和的专家学者、财产人士搭建一个专业的互动交换平台,配合切磋、通报和交换碳中和碳达峰方针下的经济高品质成长计谋、途径、政策与步履,和诸如野生智能、大数据及新动力、新资料等新兴手艺若何赋能碳中和方针告竣,进一步进步对碳排放及人类勾当时空变更的懂得,撑持各地域处所当局实时采用处所性步履。

接待对此感乐趣的科研机构、当局机构、财产人士点击 “ 浏览原文” 或扫描下方二维码挂号预告名信息,与咱们坚持接洽。


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