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一、碳監測簡介

碳監測通過綜合觀測、結合數值模擬、統計分析等手段，獲取溫室氣體排放強度、環境中濃度、生態系統碳匯等碳源匯狀況及其變化趨勢信息，為應對氣候變化研究和管理提供服務支撐。主要監測對象為《京都議定書》和《多哈修正案》中規定控制的7種人為活動排放的溫室氣體，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氨（N2O）氫氟化碳（HFCs）、全氯化碳（PFCs）、六氯化硫（SF₆）和三氯化氨（NF3）。

二、重點行業排放源監測

排放源監測主要指通過手工或自動監測手段，對能源活動、工業過程等典型源排放的溫室氣體排放量進行監測的行為。

二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等溫室氣體排放與大氣污染物排放具有同根、同源、同過程的特點，統籌溫室氣體與大氣污染物排放監測，夯實溫室氣體排放監測基礎，有助于評估與驗證溫室氣體核算方法和排放因子的科學性，支撐建立符合中國實際情況的溫室氣體核算體系；同時，也可以豐富我國碳排放交易中排放量的確定方法，推動企業碳排放與污染物排放的協同監測監管。

二氧化碳排放主要源自能源活動和工業過程，其中固定源燃料燃燒占比約85%，其余為建材、冶煉等環節貢獻。二氧化碳排放監測主要依托連續監測技術，即通過對排放口二氧化碳濃度和排氣流量開展自動監測，實時連續監測二氧化碳的排放量變化情況，該技術在美國、歐盟已有成熟應用，在我國處于試點研究階段。

甲烷排放主要來自于能源生產，如石油天然氣、煤炭開采過程中的逃逸排放，占比近90%。石油天然氣開采行業甲烷逃逸主要來自組件密封點和敞開液面的泄漏，主要依托揮發性有機物泄漏檢測協同開展監測，估算泄漏排放水平。煤炭開采過程中的甲烷逃逸主要包括在產煤礦井工開采、露天開采過程中的逃逸，廢棄煤礦的逃逸，以及礦后活動的逃逸等，其中井工開采方面國際國內多采用甲烷連續監測手段開展監測，露天開采、廢棄煤礦和礦后活動多基于產品產量進行估算。

三、生態系統碳匯監測

對土地生態類型及變化進行監測；開展生態地面監測，在生態系統樣地對生物量、植物群落物種組成、機構與功能進行監測。

四、大氣溫室氣體監測

大氣中的溫室氣體濃度升高是造成全球氣候變暖主要原因。從上個世紀六十年代前后，國內外開始監測大氣中的溫室氣體濃度，逐步形成了全球-區域-國家-城市等不同尺度的監測網絡。目前，世界氣象組織（WMO）組建了全球最大、功能最全的國際性大氣溫室氣體監測網絡（GAW），通過31個全球大氣本底站、400多個區域大氣本底站以及飛機和輪船上攜帶的二氧化碳探測儀測得的數據整合而得全球溫室氣體濃度。生態環境部依托國家背景站初步建立了覆蓋我國大部地區的溫室氣體本底濃度監測網絡，在福建武夷山、內蒙古呼倫貝爾、湖北神農架、云南麗江、廣東南嶺、四川海螺溝、青海門源、山東長島、山西龐泉溝、海南西沙和南沙等11個站開展了溫室氣體監測。

五、碳遙感監測

衛星、無人機、走航、地基遙感監測是獲取大氣中溫室氣體濃度及其排放來源的重要技術手段。

1.衛星遙感監測

以遙感衛星為平臺，在幾百公里甚至更遠距離外的太空，可以實現對地球大氣的大范圍觀測。二氧化碳、甲烷等溫室氣體擁有獨特的光譜特性，就像我們每個人都有獨一無二的指紋。利用溫室氣體的指紋光譜，就能從衛星的觀測數據里獲取溫室氣體濃度分布。因此，可以用衛星來捕捉溫室氣體的含量及變化。

目前，國際上用于監測溫室氣體的在軌衛星，國外主要有美國的OCO衛星、日本的GOSAT衛星、歐洲的Sentinel-5P衛星、加拿大的GHGsat衛星等，其中GHGsat具有幾十米的高空間分辨率，可以有效監測甲烷等異常排放源。我國主要有碳衛星、高光譜觀測衛星和大氣環境監測衛星等。

2.無人機監測

利用無人機飛行平臺搭載高精度溫室氣體監測設備，可實時、動態獲取局部或廣闊區域的溫室氣體三維濃度分布情況。結合氣象要素監測及碳排放反演模型，可進一步開展區域碳排放量評估。

3.走航監測

利用溫室氣體走航監測車搭載高精度、高靈敏度溫室氣體探測設備，可實現城市、工業園區、重點企業的溫室氣體（CO2、CH4、N2O等）在線監測評估，精準定位排放源，快速高效服務溫室氣體控排監管。

4.地基遙感監測

通過在監測區域邊界處布設地基高分辨光譜儀監測站點，結合實地的地形、地貌及風速、風向等信息，可監測重點企業及排放區域的溫室氣體柱濃度并估算其碳排放量。利用地基遙感高精度溫室氣體柱濃度監測結果可對衛星遙感監測產品進行精度驗證。

六、海洋與濱海濕地碳源匯監測

1.海洋碳庫

海洋對于減緩氣候變化具有舉足輕重的作用。海洋碳庫約是陸地碳庫的20倍，且海洋碳儲藏時間尺度比陸地生態系統長的多。全球大洋吸收了工業革命以來人類排放CO2總量的1/3，目前每年從大氣吸收COz達20億噸，約占全球CO2排放量的1/4。海洋吸收CO2的主要機制包括“溶解度泵”、“碳酸鹽泵”、“生物泵”及“微型生物碳泵”。

目前海洋碳監測的手段日益多元化，可通過船基航次調查、浮標原位長期監測及遙感衛星反演等多種方式共同進行、相輔相成。現有監測結果表明，我國監測海域總體吸收大氣CO2，全年表現為大氣CO2的弱匯，吸收強度由冬季到春季逐漸減弱，夏季和秋季則轉換為向大氣釋放CO2，表層海水溫度、長江等沖淡水輸入、生物活動以及強烈的水體垂直混合作用是影響監測海域大氣CO2源匯格局變動的重要因素。

2.濱海濕地碳庫

濱海藍碳廣義上指鹽沼濕地、紅樹林和海草床等海岸帶高等植物以及浮游植物、藻類和貝類生物等，在自身生長和微生物共同作用下，將大氣中的CO2吸收、轉化并長期保存到海岸帶底泥中的這部分碳，以及其中一部分從海岸帶向近海大洋輸出的有機碳。濱海濕地類型中的紅樹林、鹽沼濕地和海草床是公認的三大濱海藍碳生態系統。相比于陸地生態系統的碳匯作用，海洋生態系統的碳匯具有碳循環周期長、固碳效果持久等特點。

渦度相關觀測技術和理論的不斷發展為探討生態系統尺度的CO2和CH4交換的時空變化提供了新途徑，成為長期測算生態系統碳通量最可靠和切實可行的方法，被認為是現今能直接測定陸地生態系統與大氣間物質與能量交換通量的標準方法。