近日，中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院遙感衛(wèi)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，相關研究成果在線發(fā)表在環(huán)境科學與生態(tài)學TOP期刊《清潔生產(chǎn)》上。

為應對氣候變化對人類可持續(xù)發(fā)展的威脅，聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)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(zhàn)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%。但現(xiàn)有的燃煤電廠溫室氣體排放清單由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)更新滯后和排放因子不準確的問題已無法代表電廠真實排放量。

隨著遙感技術的發(fā)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(wèi)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一種新的方法。該方法基于實測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，較少受到人為因素影響且時間分辨率較高，為不同地區(qū)的估算提供了統(tǒng)一的標準。

因此，開展衛(wèi)星遙感監(jiān)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(yè)開展碳減排的前提條件，還可以提供獨立客觀的碳排放監(jiān)測數(shù)據(jù)，助力中國碳盤點以及評估重點行業(yè)碳減排效力。

該研究團隊結合多源碳衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)（軌道碳觀測者2號和3號）和優(yōu)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(wèi)星識別的基礎上，結合高斯羽流模型，反演中國區(qū)域燃煤電廠的最新二氧化碳排放量數(shù)值，并通過優(yōu)化提高反演結果精度。

結果顯示，風速是影響碳衛(wèi)星數(shù)據(jù)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(wèi)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(shù)值范圍從超大型電廠的63千噸/天到大型電廠的37千噸/天。經(jīng)過驗證，與大多數(shù)燃煤電廠自下而上的排放清單數(shù)值一致性較高，但是在部分電廠排放清單由于年限過長、機組更新?lián)Q代、燃煤類型等原因與本研究結果顯示出差異。

這項研究擴充了重要點源碳排放實時監(jiān)測的技術手段，有助于國家和地區(qū)制定有針對性的碳減排政策。此外，估計的具體排放值可用于優(yōu)化排放清單，監(jiān)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(shù)據(jù)。

空天信息創(chuàng)新研究院碩士生郭文月為論文第一作者，副研究員石玉勝為論文通訊作者。該研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃和中科院等項目的支持。