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走向实时测量以进行实时决策

2019-11-22

  温室气体(GHG)从发电厂流出,从垃圾填埋场渗出,从车辆交通中流出,并从商业建筑物和房屋中流出。二氧化碳,甲烷和其他温室气体的排放几乎无处不在,这使其变得困难

  测量。但是,随着世界各国努力减少这些排放,决策者需要有关其工作效果的实时反馈。因此,准确测量排放比以往任何时候都更为重要。

  如今,大多数排放估算值都是使用诸如能源消耗之类的间接度量来计算的。但是NIST的“温室气体测量计划”正在直接基于地面站,飞机和卫星的大气观测结果,开发测量温室气体排放的标准和方法。这两种方法(一种基于能耗,一种基于大气观测)是相辅相成的,将使我们能够从两个方面对付这一复杂的测量问题。

  两种方法都使我们能够看到我们是否正在朝着最终实现减排目标的方向取得进展。两者还提供了总计国家排放清单的独立方法。但是传统方法倾向于按经济部门逐年细分结果。另一方面,基于大气观测的测量更特定于地点和时间,并且可以将排放归因于特定的来源,这在尝试减少这些排放时会非常有用。

  例如,城市规划人员可能会更改市区交通模式,以减少车辆空转的时间。但是实际上排放量下降了多少?基于大气观测的近乎实时的温室气体测量,再结合基于车辆流量的传统估算,将为该问题提供最准确的答案。这种综合方法将帮助决策者以最具成本效益的方式减少排放。

  城市测试台

  由于城市估计占温室气体排放量的80%,因此,它们显然是着力减少排放工作的地方。因此,NIST建立了三个城市试验台,科学家们正在该区域开发用于直接测量城市地区,城市甚至单个社区规模的GHG排放的先进技术。迄今为止建立的三个城市试验台是印第安纳波利斯通量实验,即INFLUX。洛杉矶大城市碳项目;以及从华盛顿特区一直延伸到波士顿的东北走廊项目。

  在这些城市测试台中,我们从事的研究项目涉及塔,建筑物和山顶上的自动化,高精度空气采样站网络以及飞机的空气采样。这些项目的科学家使用这些数据来绘制局部尺度的温室气体浓度,并追踪这些浓度在一天之中和整个季节的变化情况。

  通过将空气采样数据与大气模型相结合,科学家可以模拟大气中温室气体排放的混合情况。这样一来,他们就可以在小空间范围内可视化温室气体排放流入或流出大气的流量(或通量),并将这些排放归因于特定的来源,例如各个社区,交通走廊和工业区。这些方法还可以揭示可能被认为是负排放的东西-城市森林和绿色空间对二氧化碳的吸收。

  将来,卫星观测将在测量温室气体排放中发挥更大的作用。碰巧的是,城市测量将为校准卫星测量提供地面数据。基于地面的观测也将能够测量大范围内许多小来源的排放。例如,与发电厂的点源发射不同,较小源的发射通常会产生太弱的信号,无法从太空接收到。

  城市温室气体测量只是我们计划支持的有希望的研究领域之一。

  我们还开发:

  固定排放源(例如发电厂)GHG监测的测量标准

  卫星仪器和传感器的校准方法和标准

  测量碳质气​​溶胶(也称为黑碳)的方法,其来自化石燃料和植物材料的不完全燃烧。

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