化石燃料二氧化碳排放快速实时测评有了新方法

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由英国东英吉利大学（UEA）领导的研究团队在更快和更频繁地检测化石燃料二氧化碳排放量的变化方面取得了重大突破。相关研究近日发表于《科学进展》。

利用英国韦伯恩大气基线观测站对大气二氧化碳和氧气的测量数据，研究人员量化了2020年到2021年新冠疫情期间区域化石燃料二氧化碳排放量的减少情况。

此前的研究无法高精度、实时量化区域范围内化石燃料二氧化碳排放量的变化。因为，现有的大气基线方法在很大程度上无法将化石燃料排放的二氧化碳从巨大的自然二氧化碳变率中分离出来，因此，对如因疫情封锁而带来的二氧化碳排放变化的评估必须依赖间接数据源，并需要花费数月或数年的时间来编写。

该研究使用了一种新方法——大气氧气基线方法以分离大气中陆地植物和化石燃料排放的二氧化碳，实现快速、高频二氧化碳变率测量。

该方法同时测量大气中的氧气和二氧化碳。当植物被用作食物，或腐烂、燃烧时，大气中流失的氧气与增加的二氧化碳的比率约为1.1。对于煤炭，该比率约为1.2，天然气则为2。

UEA是英国唯一的高精度大气氧气测量实验室所在地。其研究人员与荷兰瓦格宁根大学、德国马克斯·普朗克生物地球化学研究所的研究人员合作，利用韦伯恩大气基线观测站10年来每小时对大气中氧气和二氧化碳的高精度测量数据进行研究。

他们首先使用机器学习模型消除了大气输送对氧气和二氧化碳数据集的影响，然后根据新冠疫情前的数据对机器学习模型进行训练，以估算如果疫情从未发生，他们会从韦伯恩大气基线观测站收集到的化石燃料二氧化碳排放数据。

研究人员将上述估计值与2020年到2021年间韦伯恩大气基线观测站实际观测到的化石燃料二氧化碳排放数据进行了比较，结果显示二氧化碳排放量相对减少。

该研究主要作者、UEA海洋和大气科学中心的Penelope Pickers博士说，目前化石燃料二氧化碳排放量的官方报告均采用“自下而上”的方法测量，即使用将排放系数与能源统计数据相结合的方法计算排放量。

“利用大气中的氧气和二氧化碳分离其中的化石燃料二氧化碳排放，使我们首次能够使用‘自上而下’的方法检测和量化这些重要信号。我们的研究结果表明，建立连续测量点网络，在区域层面上提供化石燃料二氧化碳排放量评估方面具有巨大潜力。”Pickers分析道，基于氧气的方法具有成本效益，并有可能在更精细的空间尺度上（如县、州或城市）快速提供化石燃料二氧化碳排放量估算。

“我们需要快速、精细地化石燃料二氧化碳排放量的可靠估算数值，以便监测和及时制定气候变化政策，防止全球变暖达到2°C。”Pickers说。