基于多源碳数据的气候变化综合评估方法与流程

本发明涉及气候变化评估方法领域，具体是一种基于多源碳数据的气候变化综合评估方法。

背景技术：

目前，现有气候变化综合评估方法使用单源的、不连续的碳排放数据，存在碳信息不完备和离散性问题，影响气候变化评估结果的准确性。同时，现有的气候变化综合评估模型，存在社会经济模型和地球系统模式的单向、静态关联问题，采用“温度-损失”的单因子气候变化损失评估方法和“化石能源-排放”的单因子温室气体排放核算方法，忽略了其他社会经济因子和气候因子的影响，给气候变化综合评估带来很大的不确定性，不能有效指导气候变化减缓和适应工作。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于多源碳数据的气候变化综合评估方法，以解决现有技术气候变化综合评估方法存在不足的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于多源碳数据的气候变化综合评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）利用碳卫星二氧化碳数据采集器采集全球大气二氧化碳浓度数据，利用地面固定观测站二氧化碳含量检测器实时检测样本区域不同高度的地面固定观测二氧化碳浓度数据，利用移动源二氧化碳排放检测器检测多类移动源产生的二氧化碳排放量数据；

（2）利用陆气同化手段，对步骤（1）中得到的全球大气二氧化碳浓度数据、不同高度的大气二氧化碳浓度数据、多类移动源产生的二氧化碳排放量数据这些异构数据进行结构化和非结构化处理、比对和信息提取，建立碳卫星与地面观测数据耦合算法，融合天地多源数据，构建高精度、多尺度的多源碳排放数据库，并提炼不同区域二氧化碳排放源分布及强度的时空变异特征；

（3）基于可计算一般均衡理论，建立全球社会经济模型、世界主要经济体区域社会经济模型、国家社会经济模型，设计全球、区域、国家三尺度模型的耦合机制，形成全球-区域-国家社会经济模型，测算人类社会经济活动所产生二氧化碳排放，并利用步骤（2）得到的多源碳排放数据库来校核和优化全球-区域-国家社会经济模型的结构及参数设置；

设定未来社会经济情景，采用校准后的全球-区域-国家社会经济模型，模拟不同情景下的全球、区域及国家层面的社会经济系统变化，计算未来经济增长、产业结构、投资消费、能源消耗这些多社会经济因子；

（4）耦合大气分量、路面过程分量、海洋分量和海冰分量，形成地球系统模式模型；

简化大气、陆面、海洋和海冰这些过程分量中的不同过程参数化方案，设定嵌套方式，开展地球系统模式模拟实验，输出具有时空分辨率的气候变化情景，包括气温、降水、光照、海平面这些多气候因子；

（5）集成经济增长、产业结构、投资消费、能源消耗这些社会经济因子，建立多社会因子-排放关系式，评估社会经济因子变化带来的温室气体排放量改变，将更新的温室气体排放量输入到步骤（4）得到的地球系统模式模型，综合温度、降水、海平面和光照这些气候因子，建立多气候因子-损失关系式，评估气候变化产生的社会经济损失；

将气候产生的变化经济损失输入到步骤（3）得到的全球-区域-国家社会经济模型，重构社会生产消费行为，循环迭代直至满足在全球社会福利最大化目标，实现全球-区域-国家社会经济模型和地球系统模式模型的双向动态耦合，完成基于多源碳数据的气候变化综合评估方法构建。

所述的基于多源碳数据的气候变化综合评估方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的碳卫星二氧化碳数据采集器通过对碳卫星实测光谱数据进行反演，得到高分辨率、动态的全球大气二氧化碳浓度数据；

所述的地面固定观测站二氧化碳含量检测器利用城市空气二氧化碳含量检测装置，实时对选定样本区域及不同高度的空气进行二氧化碳含量检测，并将各监测点的检测数据汇总到监测总站进行分析与处理，形成地面固定观测二氧化碳浓度数据；

所述的移动源二氧化碳排放检测器利用汽车尾气二氧化碳排放量检测技术，在不同地点机动地检测包含汽车的多类移动源产生的二氧化碳排放量，利用排放-浓度机制将移动源二氧化碳排放量转化为二氧化碳浓度数据。

所述的基于多源碳数据的气候变化综合评估方法，其特征在于：步骤（3）中，基于可计算一般均衡理论，建立全球社会经济模型、世界主要经济体区域社会经济模型、国家社会经济模型，刻画对象区域宏观经济系统中生产者、政府、企业和居民等主体之间的相互作用关系，并对各种主要能源的生产、供应、加工转换、消费、对外贸易活动进行模拟；

设计全球、区域、国家三尺度模型的耦合机制，形成全球-区域-国家社会经济模型，测算经济增长、产业结构、投资消费、能源消耗等多因子及伴随产生的二氧化碳排放，并与多源碳排放数据库进行相互验证，来校核和优化全球、区域、国家社会经济模型的结构及参数设置；

设定未来社会经济情景，采用校准后的社会经济模型，模拟不同情景下的全球、区域及国家层面的社会经济系统变化，计算未来经济增长、产业结构、投资消费、能源消耗等这些社会经济因子。

所述的基于多源碳数据的气候变化综合评估方法，其特征在于：步骤（4）中，以步骤（2）中多源碳排放数据库中的全球大气二氧化碳浓度数据作为历史强迫条件，以步骤（5）中温室气体排放量作为未来强迫条件，开展地球系统模式模拟实验，输出具有时空分辨率的气候变化情景，包括气温、降水、光照、海平面这些多气候因子。

本发明的基于多源碳数据的气候变化综合评估方法，采用碳卫星技术、地面固定观测技术、移动源检测技术，形成多源碳排放数据库，实现对可拓展、可识别、可交互的高价值碳信息的提取。将多源碳排放数据库引入气候变化综合评估领域，解决了评估中碳信息不完备和离散性问题，提高了气候变化综合评估模型中碳数据的精确度和连续性，有效降低评估结果的不确定性。并在气候变化综合评估建模过程中，实现了社会经济模型和地球系统模式的双向、动态关联，提高了气候变化社会经济损失评估的准确性和温室气体排放核算的可靠度，增强了气候变化综合评估模型的实际指导意义，为国家参与气候变化谈判提供决策支持。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明的基于多源碳数据的气候变化综合评估方法，采用碳卫星技术、地面固定观测技术、移动源检测技术，形成多源碳排放数据库，实现对可拓展、可识别、可交互的高价值碳信息的提取。将多源碳排放数据库引入气候变化综合评估领域，解决了评估中碳信息不完备和离散性问题，提高了气候变化综合评估模型中碳数据的精确度和连续性，有效降低评估结果的不确定性。并在气候变化综合评估建模过程中，实现了社会经济模型和地球系统模式的双向、动态关联，建立“多社会经济因子-排放”关系式和“多气候因子-损失”关系式，分别替代传统简单的“化石能源-排放”关系式和“温升-损失”关系式，提高了气候变化社会经济损失评估的准确性和温室气体排放核算的可靠度，增强了气候变化综合评估模型的实际指导意义，为国家参与气候变化谈判提供决策支持。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图。

图2为本发明的社会经济模型-地球系统模式耦合模块工作流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，基于多源碳数据的气候变化综合评估方法，包括以下步骤：

（1）利用碳卫星二氧化碳数据采集器采集全球大气二氧化碳浓度数据，利用地面固定观测站二氧化碳含量检测器实时检测样本区域不同高度的地面固定观测二氧化碳浓度数据，利用移动源二氧化碳排放检测器检测多类移动源产生的二氧化碳排放量数据；

（2）利用陆气同化手段，对步骤（1）中得到的全球大气二氧化碳浓度数据、不同高度的大气二氧化碳浓度数据、多类移动源产生的二氧化碳排放量数据这些异构数据进行结构化和非结构化处理、比对和信息提取，建立碳卫星与地面观测数据耦合算法，融合天地多源数据，构建高精度、多尺度的多源碳排放数据库，并提炼不同区域二氧化碳排放源分布及强度的时空变异特征；

（3）基于可计算一般均衡理论，建立全球社会经济模型、世界主要经济体区域社会经济模型、国家社会经济模型，设计全球、区域、国家三尺度模型的耦合机制，形成全球-区域-国家社会经济模型，测算人类社会经济活动所产生二氧化碳排放，并利用步骤（2）得到的多源碳排放数据库来校核和优化全球-区域-国家社会经济模型的结构及参数设置；

设定未来社会经济情景，采用校准后的全球-区域-国家社会经济模型，模拟不同情景下的全球、区域及国家层面的社会经济系统变化，计算未来经济增长、产业结构、投资消费、能源消耗这些多社会经济因子；

（4）耦合大气分量、路面过程分量、海洋分量和海冰分量，形成地球系统模式模型；

简化大气、陆面、海洋和海冰这些过程分量中的不同过程参数化方案，设定嵌套方式，开展地球系统模式模拟实验，输出具有时空分辨率的气候变化情景，包括气温、降水、光照、海平面这些多气候因子；

（5）如图2所示，集成经济增长、产业结构、投资消费、能源消耗这些社会经济因子，建立多社会因子-排放关系式，评估社会经济因子变化带来的温室气体排放量改变，将更新的温室气体排放量输入到步骤（4）得到的地球系统模式模型，综合温度、降水、海平面和光照这些气候因子，建立多气候因子-损失关系式，评估气候变化产生的社会经济损失；

将气候产生的变化经济损失输入到步骤（3）得到的全球-区域-国家社会经济模型，重构社会生产消费行为，循环迭代直至满足在全球社会福利最大化目标，实现全球-区域-国家社会经济模型和地球系统模式模型的双向动态耦合，完成基于多源碳数据的气候变化综合评估方法构建。

步骤（1）中，碳卫星二氧化碳数据采集器通过对碳卫星实测光谱数据进行反演，得到高分辨率、动态的全球大气二氧化碳浓度数据；

地面固定观测站二氧化碳含量检测器利用城市空气二氧化碳含量检测装置，实时对选定样本区域及不同高度的空气进行二氧化碳含量检测，并将各监测点的检测数据汇总到监测总站进行分析与处理，形成地面固定观测二氧化碳浓度数据；

移动源二氧化碳排放检测器利用汽车尾气二氧化碳排放量检测技术，在不同地点机动地检测包含汽车的多类移动源产生的二氧化碳排放量，利用排放-浓度机制将移动源二氧化碳排放量转化为二氧化碳浓度数据。

步骤（3）中，基于可计算一般均衡理论，建立全球社会经济模型、世界主要经济体区域社会经济模型、国家社会经济模型，刻画对象区域宏观经济系统中生产者、政府、企业和居民等主体之间的相互作用关系，并对各种主要能源的生产、供应、加工转换、消费、对外贸易活动进行模拟；

设计全球、区域、国家三尺度模型的耦合机制，形成全球-区域-国家社会经济模型，测算经济增长、产业结构、投资消费、能源消耗等多因子及伴随产生的二氧化碳排放，并与多源碳排放数据库进行相互验证，来校核和优化全球、区域、国家社会经济模型的结构及参数设置；

设定未来社会经济情景，采用校准后的社会经济模型，模拟不同情景下的全球、区域及国家层面的社会经济系统变化，计算未来经济增长、产业结构、投资消费、能源消耗等这些社会经济因子。

步骤（4）中，以步骤（2）中多源碳排放数据库中的全球大气二氧化碳浓度数据作为历史强迫条件，以步骤（5）中温室气体排放量作为未来强迫条件，开展地球系统模式模拟实验，输出具有时空分辨率的气候变化情景，包括气温、降水、光照、海平面这些多气候因子。

本发明中，社会经济模型的作用是模拟对象区域宏观经济系统中生产者、政府、企业和居民等主体之间的相互作用关系，以及各种主要能源的生产、供应、加工转换、消费、对外贸易等活动。大气分量的作用是刻画辐射、云与降水、大气化学、气溶胶效应、边界层等多种过程；陆面过程分量的作用是刻画植被、土壤、大气之间的水分、热量等交换的生物物理过程，动态植被的生态生理过程以及土壤碳分解等生物化学过程；海洋分量的作用是模拟海洋环流、辐射穿透、盐析等过程以及生物地球化学过程；海冰分量的作用是描述海冰冻融过程。