空天院科研團隊利用衛星遙感數據精準量化大型燃煤電廠碳排放
來源：中國日報網 時間：2025-06-24 10:45
近日，中國科學院空天信息創新研究院（空天院）遙感與數字地球全國重點實驗室石玉勝研究團隊在大型燃煤電廠碳排放遙感反演估算領域取得重要突破。相關研究成果《基于軌道碳觀測衛星 3 號和改進高斯羽流模型的全球重點燃煤電廠CO?排放觀測研究》于近日在環境科學與生態學領域 TOP 期刊《清潔生產》（Journal of Cleaner Production，影響因子 9.8）在線發表。
全球燃煤電廠煙羽可視化
燃煤電廠作為全球規模最大的點源碳排放主體，其碳排放量約占全球化石燃料燃燒總碳排放量的 50%，是人類活動碳排放估算的核心環節。因此，科學精準地核算燃煤電廠碳排放，對全球碳盤點和電力行業碳核算意義重大，其精準監測與識別已成為當前國際研究熱點。然而，傳統計算方式高度依賴電廠自報的燃料用量與碳排放系數乘積，既無法體現不同電廠、地區的實際排放差異，又因國際缺乏統一核算標準，導致估算結果難以對比驗證。衛星遙感技術雖在重點源碳排放監測上優勢顯著，卻面臨背景干擾、大氣穩定性誤差及煙羽（煙羽指煙囪中連續排出外形呈羽狀的煙體）抬升偏差等難題，致使碳排放反演誤差高達 50%，成為全球碳衛星遙感監測體系的關鍵漏洞。
針對上述問題，該研究團隊基于美國軌道碳觀測衛星3 號（OCO-3），創新提出"兩段線性回歸融合高斯函數擬合"模式優化算法，大幅提升碳排放背景值識別效率；運用曼惠特尼秩和檢驗，開發動態風向校正算法，增強煙羽軌跡反演精準度；構建基于大氣穩定性分級響應機制的煙羽抬升模型，精確刻畫煙氣動態抬升過程，首次實現大型燃煤電廠二氧化碳排放的高精度動態量化與制圖。
研究數據顯示，改進后的高斯煙羽模型成功量化全球14座大型燃煤電廠二氧化碳排放量（21.54至82.3千噸/日），反演精度顯著提升（R值最高達0.863、平均達0.703，R值為觀測值與模擬值的擬合程度）。其中，風向優化技術有效降低衛星捕捉的二氧化碳煙羽軌跡誤差；動態背景校正策略精準過濾數據干擾；融合大氣穩定度的煙羽抬升模擬，減少垂直擴散導致的誤差。該成果標志著碳排放監測從靜態清單向動態管控的重要轉變。
此項研究為全球重點源碳排放盤點核查提供了客觀有效的技術手段，為監測點源碳排放偷排漏排提供新方法，為碳交易稽查與減排政策校準提供科學依據。不僅有助于全球、國家及熱點區域制定碳補償與減緩政策，助力我國碳盤點及重點行業減排效力評估，還為厘清全球碳循環過程與機制、實現精準全球碳盤點提供關鍵科學數據支撐。
空天院碩士生周志濤為論文第一作者，研究員石玉勝為論文通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃和中國科學院等項目的支持。（李夢涵）
責任編輯：沈馨蕊
