地學系張強研究組構建碳排放動態反演技術，揭示新冠疫情下中國碳排放變化的驅動力

12月2日，清華大學地球系統科學系張強教授研究組在《科學進展》（Science Advances）在線發表題為“衛星遙感反演新冠疫情期間中國二氧化碳排放的下降與反彈”（Satellite-based estimates of decline and rebound in China’s CO？ emissions during COVID-19 pandemic）的研究論文（Research Article）。論文構建了融合衛星遙感觀測資料和自下而上排放源信息的碳排放高時空分辨率動態反演技術，并在此基礎上定量了2020年1-4月中國分省分部門二氧化碳排放的逐日動態變化，進而揭示出新冠疫情防控措施對工業活動的影響，得出解封后，工業活動的迅速反彈成為新冠疫情期間中國二氧化碳排放變化的最主要驅動力的結論。

 

二氧化碳是氣候變化的主要驅動因子和氣候能源政策的核心約束目標。 2020年上半年，封城、停產停工、交通管制等新冠疫情控制措施降低了社會經濟活動強度，大幅減少了化石能源消耗量與二氧化碳排放量，而疫情緩解后的經濟刺激政策又可能助推排放的反彈。及時、準確地追蹤人類活動二氧化碳排放的動態變化對于增強氣候變化的應對能力，提高政策行動的靈活性和適應性具有重要意義?；诤暧^統計資料和近實時大數據的排放定量方法，能夠及時測算疫情期間排放的動態變化，但近實時數據在日尺度上的部門和空間覆蓋并不完整，由此引入的不確定性缺乏觀測數據的獨立驗證。

 

針對這一問題，張強教授研究組領導建立了耦合近實時氮氧化物衛星遙感觀測、大氣化學傳輸模型和自下而上排放源信息的二氧化碳高時空分辨率排放反演技術，首次基于觀測資料定量了新冠疫情期間中國分省分部門二氧化碳排放在日尺度上的動態變化。研究發現，2020年1月底-2月初大范圍封城時，全國二氧化碳排放與2019年同期相比下降幅度超過40%。隨著中國國內新冠疫情迅速得到遏制，自2月中下旬開始，低風險地區有序復工復產，全國二氧化碳排放逐漸反彈。自4月初全國解封后，4月的二氧化碳排放量同比2019年高出2.7%。2020年前四個月，中國二氧化碳排放比2019年同期下降了11.5%。

 

圖 2020年新冠疫情期間中國分部門分區域CO2逐日排放同比變化幅度

 

研究表明，各省份的經濟生產結構、疫情封城防控力度、經濟刺激措施強度等共同決定了人為源二氧化碳排放在新冠疫情期間的下降與反彈速度?；谛l星遙感的排放反演結果顯示，除疫情管控措施最為嚴厲的湖北、京津冀和長三角地區之外，由工業經濟主導的省份在封城管控措施期間排放下降幅度更為顯著。與此同時，這些省份在封城措施結束后的排放反彈也更為迅猛。中國以工業為主體的經濟結構決定了二氧化碳排放對新冠疫情的動態響應幅度，即工業部門是新冠疫情期間中國二氧化碳排放下降與反彈的主要驅動力。本研究建立了一套新的二氧化碳排放變化高分辨率近實時反演技術體系，該方法體系未來可推廣應用至美國、歐洲和印度等人類活動排放主導地區，測算這些地區新冠疫情期間的排放動態變化。

 

法國環境與氣候科學實驗室博士后鄭博（現為清華大學深圳國際研究生院助理教授）和清華大學環境學院助理研究員耿冠楠為論文共同第一作者，清華大學地球系統科學系張強教授為論文通訊作者。法國環境與氣候科學實驗室Philippe Ciais教授、美國加州大學歐文分校Steven Davis教授、清華大學地球系統科學系關大博教授、清華大學環境學院賀克斌教授等為論文合作者。研究得到了國家自然科學基金委創新研究群體項目和國家杰出青年科學基金的支持。