地中海西北部盆地法國(guó)馬賽市地區(qū)大氣CO?的變化分析

背景介紹

人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生二氧化碳的主要來(lái)源是化石燃料的燃燒，在2010-2019年的十年中，約占全球二氧化碳排放量的86%。據(jù)估計(jì)，70%以上的CO2排放來(lái)自城市化和工業(yè)化地區(qū)。但排放清單自下向上的估計(jì)所給出的區(qū)域分布和排放部門(mén)劃分仍存在較大的不確定性。因此，在過(guò)去的幾年里，人們對(duì)通過(guò)大氣自上而下的方法來(lái)驗(yàn)證城市中心及其相關(guān)工業(yè)設(shè)施的二氧化碳排放越來(lái)越感興趣。這種方法結(jié)合了大氣測(cè)量和大氣傳輸模型。城市的二氧化碳排放要么在城市上空形成一個(gè)城市二氧化碳穹頂，要么在城市的下風(fēng)處形成一層羽流。當(dāng)周邊地區(qū)沒(méi)有受到城市羽流的影響時(shí)(因此被定義為背景濃度)，二氧化碳濃度比周邊地區(qū)高出百萬(wàn)分之幾至幾十萬(wàn)分之幾。這些項(xiàng)目還通過(guò)使用自上而下的方法，對(duì)區(qū)域自下而上的二氧化碳排放清單進(jìn)行了獨(dú)立評(píng)估。

如今，全球一半以上的人口都住在城市，城市化進(jìn)程預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾十年快速增長(zhǎng)。如果不努力減少排放，將會(huì)增加城市及其工業(yè)設(shè)施對(duì)全球人為二氧化碳排放量。只有減緩排放、碳儲(chǔ)存和綠色技術(shù)的決策才能減少人為二氧化碳排放，特別是在構(gòu)成城市和工業(yè)的二氧化碳排放熱點(diǎn)的區(qū)域氣候計(jì)劃框架內(nèi)。但要確定有效的區(qū)域路徑，首先需要降低人類(lèi)活動(dòng)區(qū)域排放估算的不確定性。世界上有些地區(qū)更容易受到氣候風(fēng)險(xiǎn)的影響變化，如地中海盆地。此外，城市中心暴露在更高的溫度下由于城市炎熱，城市周邊和農(nóng)村或海洋環(huán)境島嶼效應(yīng)，這使得城市化更容易受到氣候變化風(fēng)險(xiǎn)影響的地區(qū)。SUD普羅旺斯-阿爾卑斯-蔚藍(lán)海岸（SUD-PACA）地區(qū)法國(guó)就很容易受到氣候變化的影響，城市化程度也很高。特別是，該地區(qū)包括普羅旺斯艾克斯-馬賽大都市（180萬(wàn)居民），位于地中海西北海岸。這個(gè)大都市是法國(guó)僅次于巴黎的特大城市，占法國(guó)人口的37%SUD-PACA區(qū)域。根據(jù)ATMOSUD估計(jì)，工業(yè)活動(dòng)（不包括能源部門(mén)）是主要排放行業(yè)（60%），其次是道路交通（15%）、能源生產(chǎn)和配電（10%）、住宅和辦公活動(dòng)，包括供暖（8%）、海運(yùn)和空運(yùn)（3%）、廢物處理（1%）和其他次要發(fā)射器（3%）。然而，ATMOSUD所提供的排放估計(jì)是基于基準(zhǔn)排放因子的產(chǎn)品，這些因子可能與實(shí)際條件下的因子截然不同。

在這一背景下，建立了艾利克斯-馬賽碳項(xiàng)目，采用自上而下的方法來(lái)減少這些估計(jì)的不確定性。評(píng)估人類(lèi)活動(dòng)排放二氧化碳對(duì)沿海艾利克斯-馬賽-普羅旺斯大都市地區(qū)大氣中二氧化碳的影響。

研究方法

在本研究中，研究者分析了地中海西北部盆地法國(guó)馬賽市地區(qū)大氣CO2的變化，通過(guò)對(duì)4個(gè)站點(diǎn)采集的CO2、CO觀測(cè)分析：在這四個(gè)地點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)二氧化碳的增長(zhǎng)速度與北半球的參考地點(diǎn)莫納羅亞具有相同的量級(jí)。然而，由于靠近人為排放，尤其是在市中心，這兩個(gè)城市站點(diǎn)的CO2濃度都增加了好幾個(gè)ppm。正如在以前的二氧化碳城市研究中發(fā)現(xiàn)的那樣，在一定程度上由大陸站點(diǎn)(而不是海洋背景站點(diǎn))的ABLH周期驅(qū)動(dòng)的晝夜周期的振幅，由于靠近大量的人為排放(主要來(lái)自交通和供暖)，城市地點(diǎn)要比兩個(gè)農(nóng)村背景地點(diǎn)高得多。后者主要受自然通量的影響。而當(dāng)?shù)亍^(qū)域和偏遠(yuǎn)地區(qū)的人為排放的影響很小。同樣，城市CO2季節(jié)循環(huán)的振幅高于大陸背景區(qū)和海洋背景區(qū)。

研究表明，在主導(dǎo)風(fēng)的路徑上，離城市更近的額外背景地點(diǎn)將有助于更好地獲取馬賽的二氧化碳城市穹頂和羽流。這些站點(diǎn)必須是逆風(fēng)的背景地面站，距離馬賽只有幾公里，且位于主導(dǎo)風(fēng)的路徑上，特別是在西北部分，那里的遠(yuǎn)程信號(hào)更加多變，有時(shí)比背景點(diǎn)接收到的信號(hào)高幾個(gè)ppm。