自主“貢嘎”系統(tǒng)將發(fā)出中國(guó)“碳聲音”

11月23日，第二次青藏科考隊(duì)“氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)”科考分隊(duì)發(fā)布成果?？瓶紙F(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了完全自主的“貢嘎”（GONGGA）大氣碳反演系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“貢嘎”系統(tǒng)），是全球碳計(jì)劃2022年全球碳收支報(bào)告首輪脫穎而出的大氣反演系統(tǒng)之一。

這一成果標(biāo)志著，我國(guó)科學(xué)家在全球碳收支評(píng)估中的角色正由數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)者向大氣反演領(lǐng)域引領(lǐng)者轉(zhuǎn)變，并將服務(wù)于我國(guó)及其他國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化和實(shí)現(xiàn)碳中和的戰(zhàn)略舉措。

專(zhuān)家表示，“貢嘎”系統(tǒng)作為首個(gè)獲得‘全球碳計(jì)劃’認(rèn)證的我國(guó)完全自主的碳收支綜合評(píng)估系統(tǒng)，扭轉(zhuǎn)了我們對(duì)于全球及中國(guó)碳收支的評(píng)估依賴(lài)國(guó)外反演系統(tǒng)的局面，極大增強(qiáng)了我國(guó)在碳收支評(píng)估和氣候談判中的話(huà)語(yǔ)權(quán)。

用自己的模型說(shuō)清自己的“碳收支”

“全球碳循環(huán)有兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：一個(gè)是碳匯分布在哪里？另一個(gè)是碳匯到底如何發(fā)生的？”中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所研究員樸世龍指出，準(zhǔn)確回答這兩大問(wèn)題，有助于理解全球碳循環(huán)過(guò)程和機(jī)制，更有助于制定碳補(bǔ)償和減緩政策。

基于這一背景，2001年，國(guó)際地圈—生物圈計(jì)劃、國(guó)際全球環(huán)境變化人文因素計(jì)劃和世界氣候研究計(jì)劃聯(lián)合發(fā)起了“全球碳計(jì)劃”，該計(jì)劃旨在對(duì)二氧化碳、甲烷和一氧化二氮的全球收支進(jìn)行評(píng)估，以期共同解決溫室氣體濃度上升的問(wèn)題。

自2007年起，“全球碳計(jì)劃”開(kāi)始發(fā)布全球碳收支年度報(bào)告，將國(guó)際上各研究團(tuán)隊(duì)提交的反演結(jié)果與全球40多個(gè)基準(zhǔn)站點(diǎn)觀測(cè)的大氣二氧化碳年增長(zhǎng)率進(jìn)行對(duì)比，并用基于洲際飛機(jī)的高空獨(dú)立觀測(cè)加以驗(yàn)證，達(dá)到精度要求后方可入選全球碳收支年度報(bào)告。其成果是IPCC第五、第六次評(píng)估報(bào)告以及國(guó)際氣候變化政策制定的科學(xué)基礎(chǔ)。

樸世龍介紹，傳統(tǒng)全球陸地碳匯估算方法以野外調(diào)查為主，探測(cè)量少，難以捕捉到碳匯年際連續(xù)變化，更重要的是，缺乏“unhealthy”生態(tài)系統(tǒng)碳源匯的監(jiān)測(cè)。上世紀(jì)90年代中期，科學(xué)家們研發(fā)了更為先進(jìn)的方法“大氣碳反演系統(tǒng)”。

“貢嘎”系統(tǒng)研發(fā)骨干、中科院青藏高原研究所研究員田向軍介紹，大氣碳反演系統(tǒng)是基于大氣傳輸模式模擬、大氣二氧化碳濃度觀測(cè)以及二氧化碳排放清單估算自然碳匯的重要手段，能夠?qū)崟r(shí)估算全球和區(qū)域尺度陸地與海洋碳通量大小、評(píng)估全球碳收支。

“我們?cè)缙诶脟?guó)外的模型估算我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)碳匯量，幾年前，用美國(guó)模型的估算結(jié)果比用英國(guó)模型的估算結(jié)果碳匯量減少了50%左右，誤差非常大?！睒闶例堈f(shuō)，我國(guó)科學(xué)家過(guò)去在全球碳計(jì)劃中扮演的角色主要是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的貢獻(xiàn)者，尚未擁有自主研發(fā)的碳收支評(píng)估模式，因而限制了在全球碳收支報(bào)告以及氣候政策制定中的話(huà)語(yǔ)權(quán)。

在第二次青藏高原科學(xué)研究考察的支持下，樸世龍帶領(lǐng)的“氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)”科考分隊(duì)開(kāi)始研發(fā)自主大氣碳反演系統(tǒng)，期望用我們自己的數(shù)據(jù)、方法和模型，說(shuō)清楚我們自己的碳收支。

“我們不僅要做全球尺度二氧化碳源匯評(píng)估，更希望利用更高精度的觀測(cè)數(shù)據(jù)了解青藏高原碳源匯，為我國(guó)碳中和目標(biāo)提供科學(xué)依據(jù)，提高國(guó)際影響力。”樸世龍說(shuō)。

自主系統(tǒng)“?！痹谀膬?/p>

“取名為‘貢嘎’，就是為了與青藏高原科考更為貼切?！碧锵蜍娬f(shuō)。

“貢嘎”系統(tǒng)在“天河”超級(jí)計(jì)算機(jī)上部署運(yùn)行并得出數(shù)據(jù)，經(jīng)“全球碳計(jì)劃”獨(dú)立評(píng)估驗(yàn)證，與美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局觀測(cè)的大氣二氧化碳增長(zhǎng)率相比，“貢嘎”的反演結(jié)果和觀測(cè)之間的均方根誤差最小。

與國(guó)際其它反演系統(tǒng)相比，“貢嘎”系統(tǒng)有著三大優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

田向軍表示，“貢嘎”系統(tǒng)所采用的NLS-4DVar是本年度全球碳收支評(píng)估所有大氣碳反演系統(tǒng)中唯一使用兼具集合與四維變分方法優(yōu)勢(shì)的系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)了獨(dú)創(chuàng)性雙通道優(yōu)化框架，實(shí)現(xiàn)二氧化碳通量與濃度誤差的有效分離、聯(lián)合同化，確保系統(tǒng)的反演精度；系統(tǒng)可靈活轉(zhuǎn)化為國(guó)產(chǎn)碳衛(wèi)星驗(yàn)證平臺(tái)，貫通碳衛(wèi)星設(shè)計(jì)、發(fā)射與應(yīng)用的全流程技術(shù)鏈條，可實(shí)現(xiàn)碳衛(wèi)星載荷指標(biāo)與“貢嘎”系統(tǒng)反演精度的有效聯(lián)動(dòng)。

“貢嘎”系統(tǒng)得到了國(guó)際科學(xué)界的充分認(rèn)可。今年11月11日，“全球碳計(jì)劃”發(fā)布了《全球碳收支2022》，中國(guó)、法國(guó)、荷蘭、日本等國(guó)的大氣碳反演系統(tǒng)貢獻(xiàn)了陸地和海洋碳匯的全球分布數(shù)據(jù)。

其中，第二次青藏科考“氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)”科考分隊(duì)成功研發(fā)的具有完全自主的“貢嘎”大氣碳反演系統(tǒng)，成為首輪入選的4個(gè)先進(jìn)國(guó)際系統(tǒng)之一。

全球碳計(jì)劃執(zhí)行主席Josep Canadell教授指出，“在現(xiàn)代人類(lèi)時(shí)代，溫室氣體從未像今天這樣驅(qū)動(dòng)地球變化，經(jīng)濟(jì)變革也正在促成我們所見(jiàn)過(guò)的規(guī)模最大、速度最快的全球能源轉(zhuǎn)型。全球碳計(jì)劃利用數(shù)百萬(wàn)的碳觀測(cè)、能源數(shù)據(jù)，以及全球陸地、海洋和大氣模型來(lái)完成碳收支計(jì)算，第二次青藏科考隊(duì)研發(fā)的“貢嘎”模型對(duì)本年度碳收支計(jì)算做出了重要貢獻(xiàn)”。

2023年將發(fā)出“中國(guó)聲音”

未來(lái)，“貢嘎”系統(tǒng)將發(fā)揮著重要作用。

田向軍介紹，團(tuán)隊(duì)將在繼續(xù)第二次青藏高原綜合科學(xué)考察的支持下基于“貢嘎”兼容性系統(tǒng)設(shè)計(jì)、構(gòu)建全球—全國(guó)—高原“貢嘎”多要素(二氧化碳和CH4)反演體系，包括構(gòu)建區(qū)域“貢嘎”系統(tǒng)、聚焦青藏高原碳匯評(píng)估，擴(kuò)展至全國(guó)、利用區(qū)域“貢嘎”系統(tǒng)開(kāi)展全國(guó)自然碳匯綜合評(píng)估，同時(shí)深度參與國(guó)際合作、參與全球碳收支評(píng)估，增強(qiáng)中國(guó)系統(tǒng)與中國(guó)數(shù)據(jù)的國(guó)際影響力。

而在即將到來(lái)的2023年，“貢嘎”系統(tǒng)將第一次在全球碳收支的盤(pán)點(diǎn)中發(fā)出“中國(guó)聲音”，為我國(guó)進(jìn)行“碳中和”核算和國(guó)際氣候履約談判提供有力的科學(xué)工具與數(shù)據(jù)。

會(huì)議同期舉辦了第二次青藏科考第八場(chǎng)跨學(xué)科學(xué)術(shù)交流“氣候變化與碳循環(huán)”主題交流活動(dòng)，科考隊(duì)報(bào)告了“巔峰使命”珠峰科考最新研究成果。

中國(guó)氣象科學(xué)研究院研究員翟盤(pán)茂團(tuán)隊(duì)結(jié)合青藏高原冰芯代用資料和氣象儀器最新觀測(cè)記錄的分析，發(fā)現(xiàn)青藏高原20世紀(jì)以來(lái)的快速升溫在過(guò)去2000年歷史上是前所未有的，揭示了在人類(lèi)活動(dòng)相關(guān)的全球溫室氣體排放的驅(qū)動(dòng)下，青藏高原開(kāi)始單調(diào)快速升溫以及升溫速率接近翻倍的時(shí)間分異點(diǎn)分別出現(xiàn)在20世紀(jì)初期和20世紀(jì)70年代中期。

中科院大氣物理研究所研究員周天軍團(tuán)隊(duì)研究指出，青藏高原主體的暖濕化特征在未來(lái)10年內(nèi)將持續(xù)，長(zhǎng)期變化受溫室氣體排放情景決定，極高排放情景（SSP5-8.5）下的增幅是極低排放情景（SSP1-1.9）的近3倍。

中科院青藏高原研究所副研究員汪宜龍報(bào)告了巔峰使命珠峰科考的大氣溫室氣體濃度觀測(cè)結(jié)果。他介紹，研究發(fā)現(xiàn)春季珠峰地區(qū)二氧化碳濃度高于美國(guó)夏威夷背景站點(diǎn)，是由中高緯度與熱帶地區(qū)的植被生長(zhǎng)季時(shí)間差異所致；在特定氣象條件下，珠峰地區(qū)高濃度的溫室氣體可能來(lái)自南亞的外部輸入。

科考隊(duì)還利用“貢嘎”系統(tǒng)，提出了優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)布設(shè)觀測(cè)站點(diǎn)的思路，為建立溫室氣體綜合觀測(cè)平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)青藏高原碳收支準(zhǔn)確評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。（來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)）

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。