模型方法学
MEIC是基于自下而上技术方法构建的排放清单模型框架,包括了统一源分类分级体系、多源大数据智能融合与建模技术、基于大数据的排放动态表征技术、排放因子数据库、时空一体化动态尺度转换技术、多尺度高分辨率排放源模式、清单云计算平台等多个组成部分,实现了从建立排放清单所需的基础数据开始,到生成模式需要的排放数据立方体这一完整过程的动态连续处理,可完成多年度、不同空间尺度、多化学组分的排放清单开发以及与气候模式和大气化学模式之间的无缝衔接。
源分类分级体系 >
MEIC模型在全球尺度包括化石燃料燃烧与水泥生产过程排放,共计55个部门,42种化石燃料,约1800类排放源。数据库覆盖全球208个国家和地区,时间覆盖范围从1970至今,并实现逐年动态更新。
MEIC模型在中国地区涵盖了固定燃烧源、工艺过程源、移动源、溶剂使用源、农业源和废弃物处理源等六大类人为排放源。每类排放源按照部门/行业、燃料/产品、燃烧/工艺技术以及末端控制技术分为四级,自第一级至第四级逐级建立完整的排放源分类分级体系,以第四级作为排放清单的基本计算单元。目前的模型版本包括了700多种人为排放源,时间范围从1990年至今,并实现逐年动态更新。
基于大数据的排放动态表征技术 >
MEIC模型构建了针对多源异构大数据的智能融合算法,将从130多个公开或商业数据库收集整理获得的全球海量人类活动水平数据进行跨尺度融合,构建了覆盖55个部门、42种燃料、208个国家、800多个州省、超过十万个设施的标准数据立方体。
MEIC模型建立了基于技术和动态过程的排放表征方法,定量解析了主要大气成分排放与燃烧技术、工艺技术和污染控制技术更替之间的多维响应关系,构建了能源消耗-工艺过程-排放特征之间的动态耦合模型,建立了第四级排放源与活动水平、工艺技术和排放因子数据库的完整映射,通过捕捉活动水平的变化和工艺技术的演变,实现排放清单的动态计算和快速更新。
针对高耗能行业、机动车、海运、航空等重点行业的非集计活动水平数据,MEIC模型分别构建了基于大数据的高时空分辨率动态排放表征技术,实现对全球10万个高耗能设施、23亿辆机动车、14万余条航空航线和80万余条海运航程的活动水平与排放非集计化表征,系统提升了排放时空表征精度。大数据模型覆盖电力、钢铁、水泥、道路机动车、航空、海运等行业,合计贡献全球碳排放的70%左右。
对于电力、水泥、钢铁等主要重点行业排放源,MEIC模型采用基于工艺过程的排放表征方法,按逐个设施测算排放量。对于同一个设施,模型追踪了其全生命周期中的工艺技术的演变过程,从而能够动态表征由于活动水平变化、技术进步、排放标准加严等因素引起的排放变化。基于设施的排放源表征模型方法详见http://gidmodel.org.cn。
对于民用源,MEIC模型基于覆盖中国大多数省份上万份入户调查数据,系统修正了能源统计年鉴中民用散煤和生物质燃料消耗量的统计误差,为民用源排放表征模型的建立提供了更为准确的活动水平及技术分布参数化方案,减少了民用排放清单的不确定性。
CO2 排放核算方法及排放因子 >
MEIC模型中的CO2 排放核算采用2006年IPCC国家温室气体清单指南提供的方法。其中,全球尺度采用IEA World Conversion Factors数据库提供的分国家燃料热值;各类燃料含碳量取自2006年IPCC国家温室气体清单指南中默认推荐值;分燃料类型氧化率来自CDIAC数据库。中国地区的燃料热值以省级温室气体清单指南为基础,并基于煤矿样品实测数据修正了煤炭热值;含碳量以省级温室气体清单指南为基础,同样基于煤矿样品实测数据修正了煤炭含碳量;氧化率则来自省级温室气体清单指南。对于部分新兴经济体国家,采用了各国能源统计中提供的燃料热值和含碳量或提交至UNFCCC国家清单中的燃料热值和含碳量,氧化率则采用了文献搜集的本土化数据。
多尺度高分辨率排放源模式 >
MEIC模型基于海量高时空分辨率数据研发时空一体化动态尺度转换技术,实现全球-国家-州省-企业-网格尺度和年-月-日尺度无缝连续核算,通过自主研发的多尺度高分辨率排放源模式完成网格化排放清单的开发以及与模式的无缝链接。MEIC排放源模式包括时间分配、空间分配、化学成分分解三个模块。时间分配模块在第三级排放源层面建立排放月变化系数、周变化系数和日变化系数,将年排放量分配到小时。空间分配模块在第三级排放源层面上分点源和面源建立水平和垂直方向上的排放分配方法,将排放量分配到与大气化学模式对应的三维网格。化学成分分解模块基于源特征谱-化学机制映射关系开发,将NMVOC和颗粒物排放分配到单个组分并映射到化学机制物种,得到SAPRC99、SAPRC07、CBIV、CB05、CBMZ、RADM2、RACM、GEOS-Chem、MOZART等9种常见大气化学模式机制所需的排放组分物种。
基于云计算的在线技术平台 >
MEIC模型采用高维稀疏数据的高速处理算法和云计算技术,构建了业务化运行的在线技术平台,实现全球多尺度排放数据的在线动态计算、可视化分析、数据下载、及动态更新。平台可为主流大气化学模型、预测预警模型提供高分辨率的排放清单产品,并且使得用户能够通过在线平台按需定制排放清单数据。