（来源：中国环境网）

转自：中国环境网

天上，多颗卫星遥感俯瞰泉城，宏观捕捉温室气体柱浓度分布。

空中，无人机、激光雷达与地基遥感协同作业，精准扫描重点片区碳浓度变化。

地面，8个高精度监测站点、60个中精度监测站点织密传感网络，移动走航车穿梭于工业园区之间实时追踪排放热点。

这张“天空地”一体化的立体监测网络，让山东省济南市这座工业大市的碳排放变得“看得见、算得清”。

从2021年9月被生态环境部列入全国首批碳监测评估综合试点城市之一起，五年来，济南在温室气体监测领域完成了一次从无到有、从摸索到引领的跨越，逐步建成温室气体“天空地”一体化立体监测网络并实现业务化运行，构建了城市尺度高分辨率碳排放量同化反演系统，全面打通了点位布控、样品分析、数据精校、模型反演的全链条技术规范体系，为全国城市碳监测评估提供了可复制、可推广的“济南经验”。

建机制强能力，筑牢碳监测根基

碳监测是什么？对多数人而言，这还是个陌生的概念。
试点启动时，摆在济南市生态环境局面前的几乎是一张白纸——没有现成经验可循，没有成熟设备可选，甚至连“测什么、在哪测、怎么测”都要从头摸索。

山东省济南生态环境监测中心（以下简称济南监测中心）党委书记、主任郭莹介绍，“简单来说，碳监测就是对二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等多种温室气体的排放强度、环境浓度、生态系统碳汇进行系统观测。与PM2.5等常规大气污染物监测相比，碳监测难度更高、对精确性要求更为苛刻。以二氧化碳为例，高精度设备的精度可达0.1ppm，是常规设备的近百倍——空气中极其微小的浓度变化，却对应着巨大的碳排放量。”

任务艰巨，机制先行。济南市迅速成立碳监测评估试点工作领导小组和技术小组，技术小组汇聚了中国环境监测总站、生态环境部卫星环境应用中心、中国科学院大气物理研究所等单位专家和济南监测中心技术骨干，为试点工作提供全方位技术支撑。

济南监测中心组建了碳监测工作专班具体负责承接这项工作，确立“围绕一个中心目标，开展四项基本工作，建立一个技术支撑体系，形成一个业务化工作机制”的清晰技术路线。

“一个中心目标”就是支撑城市碳排放核算校验，科学评估城市碳减排工作成效及降碳增汇潜力；“四项基本工作”涵盖大气主要温室气体浓度与通量监测、高空间分辨率温室气体清单编制、生态系统碳汇碳储量调查监测、碳排放同化反演；“一个技术支撑体系”是建立城市“天空地”一体化碳监测评估体系；“一个业务化工作机制”则是持续开展业务化碳监测评估，服务支撑“双碳”战略实施。

从机制建设到能力锻造，济南一步一个脚印。

五年来，济南市生态环境局统筹协调部署推进，碳监测专班集中优势力量攻坚克难，全面打通了碳监测点位布控、样品分析、数据精校、模型反演全链条技术路径，锻造培育了实时监测、精准核算、交叉核验、综合评估四大核心能力，为城市“双碳”治理筑牢了精准化技术支撑。

织密“天空地”立体监测网，让碳排放“看得见”

走进济南市高精度温室气体自动监测网历下太平庄点位，一座约50米高的铁塔顶端探出一根横梁，温室气体采样头就固定在上面。采样泵将样品气经由管路抽入地面站房，经制冷至零下50℃除湿，最后进入高精度分析仪检测——二氧化碳、甲烷、一氧化碳等指标一一被精准捕捉。这是济南高精度温室气体监测网的一个缩影。

基于站点代表性和前瞻性原则，济南市在二氧化碳高、中、低值区域及背景点分别设置点位，还在新旧动能转换起步区单独设点，以利于低碳政策效果评估。目前，全市已建成8个高精度温室气体监测站点，搭配60个二氧化碳中精度监测站点，中精度监测数据在全国率先实现与中国环境监测总站联网传输。

与此同时，依托卫星遥感、地基遥感、无人机、激光雷达、移动走航车等科技设备，实现“天空地”一体化温室气体立体监测，既能宏观捕捉全域温室气体柱浓度分布情况，又能精准扫描重点片区，垂直探查高空碳浓度，及时锁定各类碳排放热点区域，多角度摸清碳源分布与排放强弱。

依托济南暖温带半湿润大陆季风气候和城市土地利用特征，济南市还布设了四类典型生态系统涡度碳通量观测站，覆盖城市建成区、城市湿地、城郊农田、城市森林四种典型生态系统，实时监测大气与生态系统间的物质能量交换。与此同时，全市火电、碳素、钢铁、垃圾焚烧4个重点行业的10家企业、29个点位安装了温室气体连续自动监测设备，以高频实测数据为碳排放清单核验提供支撑。

立体监测不仅依赖设备，更依赖精准的分析能力。走进济南监测中心实验室，一排排银色苏玛罐整齐排列。工作人员将罐体安装到自动进样器上，通过气相色谱仪一次进样同时分析5种温室气体组分。

这一方法在全国保持领先水平，但达到这一高度并不容易——高级工程师葛璇对采样和每一个分析条件进行了上万次测试优化，摸索出更为精准的分析方法，并建立了手工监测温室气体质量控制体系。济南建成了全国首个能够对5种温室气体同时进行手工分析的高精度实验室，让碳排放真正变得“看得见、测得准”。

攻关反演技术，让碳排放“算得清”

“看得见”只是第一步，“算得清”才是核心挑战——怎么算清一座城市究竟排了多少碳？

济南监测中心副主任王兆军介绍，目前国际通行两套相互印证的科学算法。其中，“自下而上”的排放清单法，好比“内部记账”——细致梳理工业、交通、农业等各行业碳排放明细；“自上而下”的大气反演法，好比“外部对账”——依托大气监测数据反向核验整体碳排放量。济南正是沿着这两条路径同步攻关，实现了“自下而上”排放清单法与“自上而下”大气反演法两套科学算法相互印证、双向核验，形成了碳排放核算双轮驱动的科学工作体系。

具体办法是整合环境统计、排污许可、重污染天气应急减排等多维度台账，联动各市直部门开展精细化数据摸排，2020年开始持续编制温室气体排放清单并实现1km×1km网格化分配，同时，量身打造适配本地产业结构的排放测算参数，为大气反演提供精准对照蓝本。

济南监测中心携手中国科学院大气物理研究所，成功构建了城市高精度碳同化反演系统COLA-Jinan。这个系统整合全球碳排放清单、陆地生态系统碳交换量、本地行业排放清单等多套基础数据，叠加地形地貌、气象生态等本地信息，依托WRF-Chem大气传输模型，采用9km—3km—1km三重嵌套网格，搭配4D-LETKF与CEnKF集合卡尔曼滤波同化算法，借助国家超级计算济南中心的强大算力，融合卫星、地面站点、企业在线监测等海量观测数据与数值模拟模型，实现1公里高分辨率城市碳排放月度核算。

两套方法在这里真正“握住了手”——通过多源观测、多套反演方案交叉比对和反复核验，“外部对账”能够反向校验“内部对账”。至此，济南市在全国率先打通了城市级“自上而下”大气反演校验“自下而上”排放清单协同的技术路径，探索将碳排放核算精准拆解到区县和园区，让每一组碳排放数据都有据可依、真实可信。

碳监测在我国仍处于起步阶段，相关标准、规范、指南也是在试点进程中不断完善。济南监测中心碳监测专班负责人孙凤娟坦言，济南的碳监测评估体系也是在“摸着石头过河”，实施方案经历过多次修改完善和论证比选，技术人员边学习、边提高、边应用，在项目实施中不断完善技术体系。

正是这种探索精神，让济南从零起步，建成覆盖全市的温室气体立体监测网络，打通了从点位布控到模型反演的全链条技术路径。

郭莹对记者说：“我们将继续探索推进温室气体监测评估体系业务化运行路径，为城市碳排放核算提供更加精细化的校验手段，让碳监测真正成为支撑低碳转型的可靠基石。”