地学系张强研究组构建碳排放动态反演技术，揭示新冠疫情下中国碳排放变化的驱动力

12月2日，清华大学地球系统科学系张强教授研究组在《科学进展》（Science Advances）在线发表题为“卫星遥感反演新冠疫情期间中国二氧化碳排放的下降与反弹”（Satellite-based estimates of decline and rebound in China’s CO？ emissions during COVID-19 pandemic）的研究论文（Research Article）。论文构建了融合卫星遥感观测资料和自下而上排放源信息的碳排放高时空分辨率动态反演技术，并在此基础上定量了2020年1-4月中国分省分部门二氧化碳排放的逐日动态变化，进而揭示出新冠疫情防控措施对工业活动的影响，得出解封后，工业活动的迅速反弹成为新冠疫情期间中国二氧化碳排放变化的最主要驱动力的结论。

 

二氧化碳是气候变化的主要驱动因子和气候能源政策的核心约束目标。 2020年上半年，封城、停产停工、交通管制等新冠疫情控制措施降低了社会经济活动强度，大幅减少了化石能源消耗量与二氧化碳排放量，而疫情缓解后的经济刺激政策又可能助推排放的反弹。及时、准确地追踪人类活动二氧化碳排放的动态变化对于增强气候变化的应对能力，提高政策行动的灵活性和适应性具有重要意义。基于宏观统计资料和近实时大数据的排放定量方法，能够及时测算疫情期间排放的动态变化，但近实时数据在日尺度上的部门和空间覆盖并不完整，由此引入的不确定性缺乏观测数据的独立验证。

 

针对这一问题，张强教授研究组领导建立了耦合近实时氮氧化物卫星遥感观测、大气化学传输模型和自下而上排放源信息的二氧化碳高时空分辨率排放反演技术，首次基于观测资料定量了新冠疫情期间中国分省分部门二氧化碳排放在日尺度上的动态变化。研究发现，2020年1月底-2月初大范围封城时，全国二氧化碳排放与2019年同期相比下降幅度超过40%。随着中国国内新冠疫情迅速得到遏制，自2月中下旬开始，低风险地区有序复工复产，全国二氧化碳排放逐渐反弹。自4月初全国解封后，4月的二氧化碳排放量同比2019年高出2.7%。2020年前四个月，中国二氧化碳排放比2019年同期下降了11.5%。

 

图 2020年新冠疫情期间中国分部门分区域CO2逐日排放同比变化幅度

 

研究表明，各省份的经济生产结构、疫情封城防控力度、经济刺激措施强度等共同决定了人为源二氧化碳排放在新冠疫情期间的下降与反弹速度。基于卫星遥感的排放反演结果显示，除疫情管控措施最为严厉的湖北、京津冀和长三角地区之外，由工业经济主导的省份在封城管控措施期间排放下降幅度更为显著。与此同时，这些省份在封城措施结束后的排放反弹也更为迅猛。中国以工业为主体的经济结构决定了二氧化碳排放对新冠疫情的动态响应幅度，即工业部门是新冠疫情期间中国二氧化碳排放下降与反弹的主要驱动力。本研究建立了一套新的二氧化碳排放变化高分辨率近实时反演技术体系，该方法体系未来可推广应用至美国、欧洲和印度等人类活动排放主导地区，测算这些地区新冠疫情期间的排放动态变化。

 

法国环境与气候科学实验室博士后郑博（现为清华大学深圳国际研究生院助理教授）和清华大学环境学院助理研究员耿冠楠为论文共同第一作者，清华大学地球系统科学系张强教授为论文通讯作者。法国环境与气候科学实验室Philippe Ciais教授、美国加州大学欧文分校Steven Davis教授、清华大学地球系统科学系关大博教授、清华大学环境学院贺克斌教授等为论文合作者。研究得到了国家自然科学基金委创新研究群体项目和国家杰出青年科学基金的支持。