气象科技管理信息系统

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碳源汇监测核校支持系统(CCMVS)研发

成果评价编号: 中气科成评[2025]016
评价结果: 优秀一等
成果名称: 碳源汇监测核校支持系统(CCMVS)研发
完成单位: 中国气象科学研究院
成果形式: 应用研究和技术开发类-系统
研究领域: 气候与气候变化
评价年份:
完成人: 张小曳、郭立峰、仲峻霆、王德英、李佳迎、吴崇源
成果简介: 瞄准国家碳源汇“自上而下”与“自下而上”核校战略需求,本研究基于集合四维变分方法,突破通过大气CO2浓度同化与碳通量分区动态优化、实现人为自然碳通量同步优化反演的技术难题,构建国际上未曾见到的公里级自然碳排放和人为碳通量反演系统,成果率先发表于Engineering并获国家发明专利;又基于集合均方根滤波构建全球碳同化系统,实现自主可控,摆脱侧边界条件对国外滞后数据的依赖。建成四级嵌套、主要同化我国高精度CO2地基观测、并同时同化全球碳交换数据和四颗卫星柱浓度的我国碳源汇监测核校支持系统,支撑国家统计局及29省市碳源汇监测核校工作。成果远超国际计划提前实现全球高分辨率、区域公里级碳源汇同化反演。
2019年政府间气候变化国家清单改进指南提出将基于大气二氧化碳浓度“自上而下”同化反演碳源汇的可监测、可核查、可支撑“新三可MVS ”方法,解决全球多尺度“碳收支”透明度、归一化问题。团队瞄准国家需要及时(滞后3个月)通过同化观测到的大气CO2浓度、“自上而下”同化反演人为CO2排放和陆地生态系统碳汇、并实现对“自下而上”排放清单法获得数据核校的重大国家战略需求,该项研究基于集合四维变分方法,突破了通过同化大气CO2浓度和其它气体并实现碳通量分区在线优化、同时优化人为碳排放和自然碳通量反演的关键核心科学技术难题,构建了在国际上未曾见到的公里尺度自然碳通量和人为碳排放的同化反演系统,相关成果率先在《Engineering》上发表并入选了ESI高被引论文,获得国家发明专利;又通过构建基于集合均方根滤波的我国全球碳同化反演系统,实现了全球碳同化反演的自主可控,解决了侧边界条件依赖国外产品导致反演结果滞后期较长的难题。建成了四级嵌套、主要同化我国国家温室气体高精度CO2地基观测、并同时同化全球碳交换数据和全球四颗在轨卫星的CO2柱浓度数据的我国碳源汇监测核校支持系统(CCMVS),支撑了全国29个省市的碳源汇监测核校、以及国家统计局的碳核校工作。上述成果远超国际计划等提前实现公里尺度“自上而下”碳源汇监测核校、以及更高分辨率全球碳源汇监测核校。CCMVS系统的5篇代表性论文发表在Science Bulletin(IF22)、Engineering(IF12)、STE(IF9.8)等高影响因子期刊。评估的2018-2020碳源汇结果报作中办指定决策选题、2018-2024评估结果报国家统计局指定材料。CCMVS成果荣获科创中国“2023年度中国碳达峰碳中和十大科技创新成果”、“2022年气象部门十大优秀管理创新工作双奖项”。成果为国家双碳目标和应对气候变化国际谈判提供科学技术支撑。
我国碳源汇监测核校支持系统CCMVS形成了覆盖全球(1°)、亚洲、我国(45km)及省市县(9km、5km)的四级嵌套监测体系,基于该项成果编制形成的决策服务报告《国家温室气体观测网及中国气象局碳源汇监测核校支撑系统:2018-2020 年报》获得中国气象局领导层的高度评价和表扬,并作为某办指定决策选题;形成的《基于CCMVS碳源汇同化反演的我国碳中和行动效果及碳汇潜力评估—2018-2024我国及分省人为碳排放和自然碳交换变化评估报告》上报国家统计局。该项成果产出的相关数据产品完整覆盖全国29 个省(市)气象局,通过对接全国各省级气象局,已下发数据产品至各省局,推动了省级“新三可”碳源汇监测核校的发展,促进地方撰写区域人为碳排放与自然碳交换决策报告,建成16个省级温室气体及碳中和分中心及1个基准中心,在国家气象信息中心等18 个省级气象部门应用效果显著,充分支撑了地方政府碳中和行动,指导多省形成的碳中和行动效果及潜力评估报告均获得省级政府领导的批示。相关研究成果还回答了我国温室气体相关浓度数据可靠性问题,科学支撑了《中国温室气体公报》的发布。
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