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中国气象科学研究院张小曳院士团队在中国工程院院刊《Engineering》2024年2月刊发表题为《区域公里尺度碳源汇同化反演系统的构建与应用》的研究论文。文章指出CO2是地球大气中最重要的温室气体之一，自工业革命以来，人类活动排放了大量温室气体进入大气，导致自1950年以来的气候变暖，并导致极端天气和气候事件频率增加。实现碳中和的行动将导致全球和区域人为碳排放发生重大变化，因此需要及时、全面且客观的监测和验证支持（monitoring, verification and supporting，MVS）系统。MVS方法是2019年气候变化政府间专门委员会（IPCC）清单改进指南中增加的内容，基于大气CO2浓度观测数据“自上而下”同化反演碳源汇。然而，区域高分辨率的同化和反演方法仍处于初步发展阶段。在此，文章运用本征正交分解（POD）与四维变分（4DVar）相结合的数据同化方法，基于WRF–GHG模型构建了一个在公里尺度上进行碳源汇反演的系统，中国区域碳源汇监测核校支持系统（CCMVS-R）。CCMVS-R可以持续同化大气CO2和其他相关信息，并实现区域和局地人为碳排放和自然陆地生态系统碳交换的反演。文章基于山西省6个地面监测站收集的大气CO2浓度观测数据，采用两层嵌套（27 km和9 km）设置理想和真实实验来验证区域人为碳排放的同化反演效果。文章表明，同化后大气CO2浓度模拟值不确定性显著降低，CO2浓度模拟值与理想值之间的均方根误差接近于0。同化反演获得的2019年山西省人为碳排放总量，较采用“自下而上”方法的5套排放清单的平均值高出约28.6%（17%~38%），表明“自上而下”的CCMVS-R系统能够获取更全面的人为碳排放信息。
关键词：
CCMVS-R ; 区域碳同化系统 ; 人为碳排放 ; CO2 ; POD 4DVar
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.02.017
