一种碳平衡状态确定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种碳平衡状态确定方法及系统，所述方法包括：对研究区域进行格网化处理；利用碳固定模型计算每个格网的碳固定量；利用碳排放模型计算每个格网的碳排放量；根据每个格网的碳固定量和碳排放量计算每个格网的碳平衡余量，每个格网的所述碳平衡余量用于表征每个格网的碳平衡状态。本发明专利技术首先对研究区域进行格网化处理，然后针对每个格网利用碳固定模型和碳排放模型确定其碳平衡余量，实现非单一自然生态系统的场合的碳平衡的研究。

【技术实现步骤摘要】
一种碳平衡状态确定方法及系统
本专利技术涉及碳收支平衡研究
，特别是涉及一种碳平衡状态确定方法及系统。
技术介绍
随着全球气候持续变暖导致的生态环境问题日益严峻，温室气体排放导致的温室效应已经成为国际社会非常关注的议题。碳减排和碳中和不仅关系到人类未来的生存与发展，还涉及到全球各国经济增长与环境保护的现实平衡。区域碳平衡状况主要涉及两个方面的因素：一方面，植被通过光合作用固定大气中的CO2，另一方面植被、土壤、人和动物的呼吸作用以及人类的生产活动向大气释放CO2。因此通过估算各种生态系统与大气间的CO2通量，可以判定CO2的收支状况，即各生态系统从大气中吸收的CO2与排放到大气中的CO2总量是否平衡。植物的净碳收支是一个碳获得过程(光合作用、树木生长、树龄增长)与碳释放过程(生物呼吸、树木死亡、凋落物微生物分解)之间的平衡，这些过程在时间尺度上的变化，从日变化、季度变化、年变化以至于更大尺度，受若干气候和环境因子变化的影响，如温度、湿度以及扰动频率的变化。目前估算植被生态系统碳平衡的主要包括反映CO2通量的微气象测定法(涡度相关法)和反映碳蓄积的现存生物量清算方法。人类活动排放CO2来源包括：人类活动引起的土地利用变化导致的CO2排放(如开垦、火烧等)以及工业生产、交通运输、生活等部门CO2排放。城市是人类社会经济活动最密集的区域，是碳排放的主要来源地，有必要对城市碳收支状况进行分析，以确定城市不同区域的碳汇和碳源状态，为开展城市碳中和提供基础。CO2在大气中的分布是流动的，这些干扰因素的存在使得实验操作和测量的稳定性与精确度面临巨大挑战，增加了定量计算区域碳收支难度。目前对碳收支的研究大多集中在自然生态系统，所建立的计算模型也都是关于森林、草地、农田、湿地等单一生态系统，研究区域是生态特征比较典型且相对单一的自然生态系统，受人为因素干扰较小，与包括多个生态系统的城市区域特征不同。城市既包括自然和人工生态系统，也包括社会经济系统，受到经济发展、城市化等一系列人为活动的影响，是一个“自然-人文”相结合的生态系统，比单纯的自然生态系统要复杂的多，因此在研究其碳收支平衡时面临诸多不确定因素。因此现有的碳收支的研究方法无法适用于城市等非单一自然生态系统的场合。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种碳平衡状态确定方法及系统，以实现非单一自然生态系统的场合的碳平衡的研究。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种碳平衡状态确定方法，所述方法包括如下步骤：对研究区域进行格网化处理；利用碳固定模型计算每个格网的碳固定量；利用碳排放模型计算每个格网的碳排放量；根据每个格网的碳固定量和碳排放量计算每个格网的碳平衡余量，每个格网的所述碳平衡余量用于表征每个格网的碳平衡状态。可选的，所述碳固定模型为：其中，Csi为第i个格网一年的固碳量；αij为第i个格网第j类生态系统的年净固碳能力；Aij为第i个格网第j类生态系统的面积，生态系统的种类包括森林植被、园林绿地、农田和湿地。可选的，所述碳排放模型为：Cdi＝Cdpi+Cdsi+Cddi+Cdti其中，Cdi为第i个格网一年的排碳量；Cdpi为第i个格网工业企业化石燃料消费年排碳量；Cdsi为第i个格网服务业企业能源消费年排碳量；Cddi为第i个格网家庭能源消费年排碳量；Cdti为第i个格网交通化石燃料消费年排碳量；式中：pimn为第i个格网第m个工业企业的第n类化石燃料年消费；εn为第n类化石燃料的碳排放因子；式中：sio为第i个格网第o个服务企业的能源年消费；η为能源的碳排放因子；式中：dip为第i个格网内第p个家庭的人口总数；θ为人均家庭能源消费量；式中：Lil为第i个格网第l条主要道路长度；vl为第l条主要道路平均运行速度；nlk第l条主要道路第k类燃料车年车流量；fk为第k类燃料车每辆汽车平均每小时燃料消耗量；εk为第k类燃料的碳排放因子。可选的，所述根据每个格网的碳固定量和碳排放量计算每个格网的碳平衡余量，具体包括：根据每个格网的碳固定量和碳排放量，利用公式CBSi＝Csi-Cdi，计算每个格网的碳平衡余量；其中，CBSi为第i个格网的碳平衡余量；Csi为第i个格网一年的固碳量；Cdi为第i个格网一年的排碳量。一种碳平衡状态确定系统，所述系统包括：格网化模块，用于对研究区域进行格网化处理；碳固定量计算模块，用于利用碳固定模型计算每个格网的碳固定量；碳排放量计算模块，用于利用碳排放模型计算每个格网的碳排放量；碳平衡状态计算模块，用于根据每个格网的碳固定量和碳排放量计算每个格网的碳平衡余量，每个格网的所述碳平衡余量用于表征每个格网的碳平衡状态。可选的，所述碳固定模型为：其中，Csi为第i个格网一年的固碳量；αij为第i个格网第j类生态系统的年净固碳能力；Aij为第i个格网第j类生态系统的面积，生态系统的种类包括森林植被、园林绿地、农田和湿地。可选的，所述碳排放模型为：Cdi＝Cdpi+Cdsi+Cddi+Cdti其中，Cdi为第i个格网一年的排碳量；Cdpi为第i个格网工业企业化石燃料消费年排碳量；Cdsi为第i个格网服务业企业能源消费年排碳量；Cddi为第i个格网家庭能源消费年排碳量；Cdti为第i个格网交通化石燃料消费年排碳量；式中：pimn为第i个格网第m个工业企业的第n类化石燃料年消费；εn为第n类化石燃料的碳排放因子；式中：sio为第i个格网第o个服务企业的能源年消费；η为能源的碳排放因子；式中：dip为第i格网内第p个家庭的人口总数；θ为人均家庭能源消费量；式中：Lil为第i个格网第l条主要道路长度；vl为第l条主要道路平均运行速度；nlk第l条主要道路第k类燃料车年车流量；fk为第k类燃料车每辆汽车平均每小时燃料消耗量；εk为第k类燃料的碳排放因子。可选的，所述碳平衡状态计算模块，具体包括：碳平衡状态计算子模块，用于根据每个格网的碳固定量和碳排放量，利用公式CBSi＝Csi-Cdi，计算每个格网的碳平衡余量；其中，CBSi为第i个格网的碳平衡余量；Csi为第i个格网一年的固碳量；Cdi为第i个格网一年的排碳量。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开了一种碳平衡状态确定方法，所述方法包括：对研究区域进行格网化处理；利用碳固定模型计算每个格网的碳固定量；利用碳排放模型计算每个格网的碳排放量；根据每个格网的碳固定量和碳排放量计算每个格网的碳平衡余量，每个格网的所述碳平衡余量用于表征每个格网的碳平衡状态。本专利技术首先对研究区域进行格网化处理，然后针对每个格网利用碳固定模型和碳排放模型确定其碳平衡余量，实现非单一自然生态系统的场合的碳平衡的研究。...

【技术保护点】
1.一种碳平衡状态确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n对研究区域进行格网化处理；/n利用碳固定模型计算每个格网的碳固定量；/n利用碳排放模型计算每个格网的碳排放量；/n根据每个格网的碳固定量和碳排放量计算每个格网的碳平衡余量，每个格网的所述碳平衡余量用于表征每个格网的碳平衡状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳平衡状态确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
对研究区域进行格网化处理；
利用碳固定模型计算每个格网的碳固定量；
利用碳排放模型计算每个格网的碳排放量；
根据每个格网的碳固定量和碳排放量计算每个格网的碳平衡余量，每个格网的所述碳平衡余量用于表征每个格网的碳平衡状态。


2.根据权利要求1所述的一种碳平衡状态确定方法，其特征在于，所述碳固定模型为：



其中，Csi为第i个格网一年的固碳量；αij为第i个格网第j类生态系统的年净固碳能力；Aij为第i个格网第j类生态系统的面积，生态系统的种类包括森林植被、园林绿地、农田和湿地。


3.根据权利要求1所述的一种碳平衡状态确定方法，其特征在于，所述碳排放模型为：
Cdi＝Cdpi+Cdsi+Cddi+Cdti
其中，Cdi为第i个格网一年的排碳量；Cdpi为第i个格网工业企业化石燃料消费年排碳量；Cdsi为第i个格网服务业企业能源消费年排碳量；Cddi为第i个格网家庭能源消费年排碳量；Cdti为第i个格网交通化石燃料消费年排碳量；



式中：pimn为第i个格网第m个工业企业的第n类化石燃料年消费；εn为第n类化石燃料的碳排放因子；



式中：sio为第i个格网第o个服务企业的能源年消费；η为能源的碳排放因子；



式中：dip为第i个格网内第p个家庭的人口总数；θ为人均家庭能源消费量；



式中：Lil为第i个格网第l条主要道路长度；vl为第l条主要道路平均运行速度；nlk第l条主要道路第k类燃料车年车流量；fk为第k类燃料车每辆汽车平均每小时燃料消耗量；εk为第k类燃料的碳排放因子。


4.根据权利要求1所述的一种碳平衡状态确定方法，其特征在于，所述根据每个格网的碳固定量和碳排放量计算每个格网的碳平衡余量，具体包括：
根据每个格网的碳固定量和碳排放量，利用公式CBSi＝Csi-Cdi，计算每个格网的碳平衡余量；
其中，CBSi为第i个格网的碳平衡余量；Csi为第i个格网一年的固碳量，Cdi为第i个格网一年的排碳量。


5.一种碳平衡状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖玉，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11