[发明专利]碳排放定量反演的方法、装置、设备及存储介质

说明书

本公开涉及低碳技术领域，提供了一种利用轨道碳观测卫星遥感数据进行碳排放定量反演的方法、装置、设备及存储介质。该利用轨道碳观测卫星遥感数据进行碳排放定量反演的方法包括：定量工厂碳排放，得到二氧化碳截面通量的线密度；利用高斯羽流模型优化风向，得到优化后的风向；基于二氧化碳截面通量的线密度和优化后的风向，计算得到电厂的二氧化碳排放值。利用本公开，能够定量监测电厂的二氧化碳排放状况，实现了精细的工厂级别的碳排放监测和管理，有效降低了因风向偏差导致的估算结果误差，能够形成一种不依靠工厂能源消耗数据来核算碳排放的独立核算体系。

技术领域

本公开涉及低碳技术领域，尤其是一种利用轨道碳观测卫星OCO-2 遥感数据进行碳排放定量反演的方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

二氧化碳(CO₂)是导致全球增温变暖的主要温室气体之一。人类活动如化石能源燃烧是大气中二氧化碳含量增加的主要因素。自上世纪末至今，各个缔约方国家为应对气候变化，已经制定了如《巴黎协定》和《京都议定书》等减排协议，致力于把全球平均气温增幅限制在工业化前水平上的2摄氏度以内。因此，准确核算国家、城市和工厂等各个尺度的二氧化碳排放量是衡量减排效果和政策制定的重要基准。

现有的二氧化碳排放核算方法主要有两种：一种是基于能源活动数据的自下而上(bottom-up)核算方法，另一种是基于大气二氧化碳浓度的自上而下(top-down)反演核算方法。其中，自下而上核算二氧化碳方法是由联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)等国际组织制定并被广泛应用的通过化石能源消耗量和对应化石能源种类的排放因子来估算二氧化碳排放量的方法，其中，排放因子与能源燃料类型、质量和燃烧效率相关。自下而上二氧化碳排放核算方法的缺陷主要来自两方面，一是能源活动水平数据即工业产品的产量和能源消耗量等统计资料更新速度慢、统计口径不一致、统计数据不完整，二是燃料类型对应的排放因子不确定性高、具有地域差异性、实测难度大且成本高。因此，自下而上核算二氧化碳排放清单的方法难以捕捉人为排放源的时间动态变化和空间格局变化。

自上而下反演二氧化碳排放核算方法是基于观测的大气中二氧化碳总柱浓度和对应时间的气象资料，利用大气化学传输模式，采用如卡尔曼滤波和四维变分等数据同化方法，估算区域二氧化碳源和汇的通量及其变化。该方法是通过计算大气化学传输模式模拟值与观测二氧化碳浓度之间差异最小的区域通量，实现基于贝叶斯概率统计理论的反演区域二氧化碳通量的方法。其中，观测二氧化碳浓度数据主要来自两个方面，一是地面观测大气二氧化碳浓度数据，二是卫星观测获取的遥感数据。在已有的利用分布在全球的地基观测数据结合大气化学模式计算全球高时空分辨率的碳通量的研究中，存在着由于观测站点稀疏且缺乏，反演的通量不确定性大，不同模式之间的结果差异大等缺陷。卫星数据的引入虽然能一定程度上增加观测数据来源，但其存在区域性偏差，且卫星遥感数据精度和覆盖率仍然不足，反演的碳通量结果存在一定偏差。总体而言，自上而下方法反演二氧化碳排放的方法存在空间分辨率粗，模式之间结果差异大，不确定性大的缺陷。

另外，轨道碳观测卫星OCO-2是美国国家航空航天局(NASA)于 2014年7月2号发射的一枚轨道碳观测器2号卫星，用以监测全球二氧化碳排放情况。在现有利用轨道碳观测卫星OCO-2监测人为二氧化碳排放的研究中，大多观测二氧化碳浓度在城市地区的变化，或者是全球区域二氧化碳浓度随时间的变化，尚无法实现二氧化碳排放的定量研究。仅有少数研究实现了利用轨道碳观测卫星OCO-2观测轨迹定量发电厂的二氧化碳排放，由于风向不准确，存在着估算误差大，估算结果归因困难的缺陷。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种利用轨道碳观测卫星遥感数据进行碳排放定量反演的方法、装置、设备及存储介质。

(二)技术方案