碳监测布点有何要求？如何整合现有的数据和资源开展碳监测网络的研究和建设？作为超大城市，上海大气环境温室气体立体监测体系的建设情况如何？对于其他城市又有哪些借鉴意义？
2021年，生态环境部发布《碳监测评估试点工作方案》，聚焦区域、城市和重点行业3个层面，开展碳监测评估试点，探索建立碳监测评估技术方法体系。根据对城市能源结构、产业结构、城市化水平、人口规模、区域分布等因素的综合考虑，上海成为全国16个碳监测评估试点城市之一，也是8个开展综合试点的城市之一。
目前，上海已经初步构建了基于“固定站点+无人机监测+卫星遥感”的多源大气环境温室气体监测体系，编制完成了高分辨率的城市网格化排放清单，推进了多层嵌套城市同化反演技术路线的示范应用。近日，记者就相关问题进行了实地采访。
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寻求 “联盟” 拓展了数据分析和应用渠道
为什么选择上海作为试点？在上海市环境监测中心副主任伏晴艳看来，其中的原因之一，是上海有基础。
早在2008年，中国环境监测总站组织全国31个省（自治区、直辖市）开展了温室气体试点监测。上海作为试点城市，在国控点卢湾师专附小设置了一个CO2监测点位。2019年起，上海市又在崇明东滩、宝山杨行和奉贤海湾开展CO2监测。
在生态碳通量监测方面，目前上海市共有11个碳通量观测塔，其中湿地类型6个、林地类型3个、农田系统1个、大学城1个，为生态碳通量监测提供了数据基础。
此外，上海市以年度大气污染物排放清单工作为基础，2019年起增加了二氧化碳等温室气体排放清单的编制，这也为碳通量模型提供了网格化基础清单。
“上海市高度重视试点工作，虽然有基础，但我们掌握的基础数据信息还不足以支撑试点工作。” 上海市环境监测中心教授级高工刘启贞表示。
解决这一问题，上海市环境监测中心的做法是寻找“联盟”。
时间回到2022年6月，一份邀请其加入“上海市碳监测联盟”的首批邀请函被分别送到了长三角环境气象预报预警中心、上海市环境科学研究院和上海师范大学。“加强全市碳监测评估技术单位之间的交流互动，促进相关资源、技术、信息和服务共享，搭建全市碳监测评估写作平台，支撑上海市碳达峰、碳中和战略任务”成为联盟的宗旨。
此后，包括中科院高等研究院、上海市林业总站、复旦大学、上海交通大学在内的26家科研院所陆续加入联盟。
“联盟的成立实现了数据的共享，也进一步拓展了数据的应用和分析渠道，为试点工作打下了坚实的基础。”伏晴艳说。
反复 协调 确定了监测点位
除了数据的共享与应用，试点工作面临的另一个难题是监测点位的选择。因为点位的选择是“你情我愿”的事情，所以在实际工作中，“反复评估、反复协调”成为常态。
以城市中建筑顶部碳监测点的选择为例，点位的选择就面临热岛环流、“街道风”环流风场不均一现象导致监测代表性不足的问题。
所以选择点位时，工作人员会使用风雷达绕行监测、雷达连续监测和建筑顶单点气象监测对比等评估和研究方法。
“大多数单位都愿意配合试点的工作。但在实际操作过程中，往往是通过评估符合要求的点位，却因为业主单位的安全或者经营等因素，不能设置监测站点。”上海市环境监测中心的大气监测工程师杨勇表示，同样的高度，其他建筑物因为环流、风场等因素，可能代表性就不强，所以就要再次评估、推演。
“上海标志性的高楼我们几乎都上去过，俯瞰过上海市最好的景观。”说起点位的选择杨勇打趣道。
最终，在充分考虑周边地理环境、排放特点、基础设施等因素的基础上，上海初步确定了“7+1”个温室气体监测站，其中7个分别位于嘉定外冈、宝山杨行、静安国媒（上海国际新媒体产业基地）、青浦金泽、松江车墩、浦东张江和奉贤海湾，1个温室气体背景监测站位于崇明东滩，作为参照。
这8个站点的设置充分考虑了上海的地形地貌、气象等综合环境因素，以及能源结构、产业布局等社会经济特点，具有很强的代表性。
多方比对 构建了 监测与核算体系
“建立碳监测体系，很重要的一点是取得国际话语权。”刘启贞介绍，国际上对温室气体排放量通用的是“自下而上”的核算方法，即基于活动水平和排放因子的乘积计算温室气体排放量。随着技术的提升和形势的需求，通过高精度环境监测与同化反演即“自上而下”的计算温室气体排放量的方法，越来越迫切需要获得关键技术突破以掌握应用。
据介绍，在监测网络建设的基础上，上海市环境监测中心基于GEOS-CHEM和WRF-CHEM的同化反演技术路线搭建完成，已经完成全球同化系统为区域同化系统提供边界限制条件的目标，建立了碳监测反演模型。
监测与核算系统是否科学合理？这个过程中，上海市环境监测中心与浦东新区环境监测站进行了多方的比对和验证。
总高为632米的上海中心大厦，是上海市的最高建筑。从大厦5层的25米到最高处的632米，上海市布设了9个中精度二氧化碳监测设备。
自2022年8月安装于上海中心大厦各楼层，这套设备截至2023年3月已连续运行8个月，产生超300万数据，为上海市CO2垂直观测研究提供了有力支撑。
“除了上海中心的垂直观测，我们还在出租车上安装了监测设备示范开展了温室气体车载移动监测。中精度监测设备的应用，为的是进一步完善温室气体立体监测，评估、验证监测与核算体系的科学性与准确性。”刘启贞说。
除了中精度监测，高精度的监测与核算准度是试点工作的关键。
据了解，一般情况下二氧化碳在环境中的浓度在400ppm左右，根据国际标准，对背景空气二氧化碳的在线监测可比性要求要达到0.1ppm。“所以，完善监测体系更要提高监测精度。”刘启贞说。
为此，上海市选取了12家不同方法原理的高精度温室气体设备开展比对，并开展了仪器的线性、重复性、精密度以及大气压、温度、水汽影响评估等工作，分析了各种原理技术的优缺点，提出了设备国产化技术研发重点，为全国碳监测设备选型提供了技术支撑。
“此外，上海试点工作中还有一个亮点是对电力、钢铁等重点行业温室气体的排放开展了在线监测，以支持实地验证碳排放监测技术体系，提升排放监测的准确性，并对基于监测法和基于温室气体排放核算指南的排放量定量技术路线进行有效核算与验证。这些正在为碳排放监测的下一步工作积累经验，并为我国碳达峰总量核算提供关键一手资料。” 污染源监测室副主任裴冰说。
作者：童克难
