温室气体分析(6篇)
温室气体分析篇1
工业生产过程中排放的温室气体会造成全球变暖现象，但全球变暖与工业排放在时间上具有一定的滞后效应.通过分析地球、大气、太阳三者热平衡体系的辐射换热，建立了地球及其大气的动态数学模型；利用此模型考察了造成地球温度变化的主要原因和变暖滞后的现象.结果表明：工业温室气体的过度排放会造成大气对地球辐射的吸收系数提高，导致地球温度升高；同时，太阳辐射能量增加，地球和大气对太阳辐射吸收增加，导致地球温度升高.结合近年来人为因素造成的地球温度升高现象进行了定量热分析，预测了温室气体CO2体积分数线性增加条件下的地球温度走势.
关键词：
全球变暖；辐射换热；滞后现象
中图分类号：TM124文献标志码：A
Analysisofdynamiccharacteristicsandhysteresisofglobalwarming
HUANGXiao-huang1，CUIGuo-min1，ZHANGZhi-qin1，HUAZe-zhao1，XUJia-liang2
（1.InstituteofNewEnergyScienceandTechnology，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，
Shanghai200093，China；2.ShanghaiMeteorologicalBureau，Shanghai200030，China）
Abstract：
Thegreenhousegasesgeneratedbyindustrialproductionprocessescanresultintheglobalwarming.However，comparedwiththedischargeofindustrialwastegases，theglobalwarminghasacertainlagontime.Throughananalysisofradiativeheattransferintheheatbalancesystemoftheearth，theatmosphereandthesun，adynamic，mathematicalmodelwasestablishedinthispaper.Themainreasonsofchangesintheearth’stemperatureandthehysteresisofglobalwarmingwereanalyzedbythismodel.Theresultsshowedthatanexcessivedischargeofindustrialgreenhousegasescanincreasetheatmosphericabsorptionofearth’sradiationandleadtoanincreaseintheearth’stemperature.Atthesametime，theincreaseofsolarradiationenergycanraisetheabsorptionoftheearthandtheatmospheretothesolarradiationandmakestheearthtemperaturetorise.Aquantitativeanalysisoftheearth’stemperaturerisingphenomenoncausedbyhumanfactorsinrecentyearswascarriedoutandtheearthtemperaturechangetrendwaspredictedundertheconditionofalinearincreaseinthevolumefractionofgreenhousegaseCO2.
Keywords：
globalwarming；radiativeheattransfer；hysteresisphenomena
联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次报告[1]表明，工业革命百年以来，全球温度平均升高了0.74±0.18℃.其产生的根源是由于人类活动造成温室气体浓度大幅提高的结果[2-3].地球上的温室气体主要包括H2O、CO2、CH4、N2O、O3以及氟氯烃等.其中水蒸气是体积分数最大的温室气体，但是由于其产生并非人为造成的，因此一般在探讨气候变暖时都不予考虑.而其它的温室气体，其浓度的变化都与人类的活动密切相关，因此是造成地球变暖的主要原因.目前，由于全球变暖的形势变得越来越严峻，由其产生的气候和环境问题也已经逐渐显现，因此，正确预测温室气体浓度及其产生的地球变暖，并据此给出人类排放的控制时间表，是目前解决环境保护与社会发展之间矛盾的首要问题.鉴于此，气象学家采用多种气候模型预测了地球未来的温度趋势，几乎都得到了令人不安的结果：如果不能有效地控制CO2的排放，到2100年地球表面温度可能再升高1.1～6.4℃.这将导致灾难性结果[1，4-5].
但是，尽管各种预测模型都得到了地球未来将升温的结论，然而各种结果的差异却很大.虽然最终的1.1～6.4℃的升温都是不可接受的，但是预测结果差异也表明这些模型的不确定性.同时在具体数值上的差异也是很明显的，例如，比较文献[6]和文献[7]可以看出，有些项目的数据之间存在着较大的差别，如大气层向地面的辐射能量、地球表面向外的辐射能量分别相差9W·m-2、7W·m-2.这些都会影响地球表面温度的变化，进而使得预测结果出现很大的差别.究其原因，是由于问题本身的复杂性以及内在机理的不确定性使然.从上述分析来看，一种准确严密的预测模型需依赖于对地球、大气、太阳构成的系统的准确数学建模，才能揭示温室效应产生的全球变暖的阶段性以及最终结果.
鉴于此，本文通过能量守恒原理分析地球、大气、太阳三者热平衡体系的能量平衡关系，基于自动控制理论建立地球及其大气的动态数学模型，考察造成地球温度变化的主要原因及其代价和滞后现象，据此揭示地球升温过程的本质和过程特点.
1地球及其大气升温的动态数学模型
近年来，由于工业排放的作用，地球大气中的温室气体浓度出现了明显的增加，其中以CO2、CH4和N2O的增加最为明显，这主要是因为工业排放量大，并且三者都具有很长的自然滞留时间的缘故.这些温室气体的增加，无疑将导致大气对于地球辐射温室效应的增强，并且最终导致地球温度的升高.为了考察地球温度随着不同的温室效应变化（由温室气体浓度的变化决定）的规律，以地球和大气为研究对象，建立其温度变化的动态模型.忽略地球表面水蒸气蒸发潜热以及对流换热作用，地球本体得到的能量包括太阳辐射吸收部分以及温室效应造成的大气逆辐射部分，发射的能量是基于自身平均温度的黑体发射力；而对于大气来说，其能量平衡则是太阳辐射以及地球辐射能量的吸收等于其自身的发射.
根据地球及其大气能量收支关系，如果达到平衡，则有
式中，Qout为最终由地球大气系统向外太空辐射的总能量；Qnet，earth，out、Qnet，atm，out分别为地球辐射穿过大气进入太空的能量和大气辐射进入太空的部分，具有如下能量平衡关系
式中，Qearth，emit为地球本身的辐射能量；Qgreenhouseeffect为由于大气温室效应吸收的能量；Qatm，emit为大气的辐射能量；Qatmsun，a为大气对太阳辐射的吸收能量；Qearth，emit为地球本身发射能量；Qearthsun，a为地球吸收太阳辐射能量；Qearthatm，a为地球吸收大气辐射能量.
当处于平衡状态时，这些能量维持上述平衡关系.但是一旦某一能量发生变化（一般都来自于发射体的温度变化），这种平衡就将被破坏，从而带来地球或者大气温度的变化，并通过改变其辐射量来平衡热量的变化.
总的来说，地球表面温度Tearth的变化与大气温度Tatm的变化存在以下关系
式中，ΔTearth为地球的温升；ΔTatm为大气的温升；A为常数.
从式（3）可以看出，地球表面的温升与大气的温升在数值上不一定相等，但是存在一定的正比例关系.这里，以“持续升温”模型，得到在外部强迫作用下地球温度升高的动态数学模型为
式中，Qatm，emit为大气温度的函数，表示为f′（Tatm）.
由式（6）、式（7）构成了地球表面和大气温度变化的动态方程组，其中Tearth和Tatm为未知量，两者存在着强烈的耦合效应.根据式（6）、式（7），可以揭示地球表面升温的两个主要原因：
（1）αatm-earth提高，此时大气对地球发射的红外辐射的吸收增加，导致更为强烈的温室效应，从而将使地球温度升高.而导致αatm-earth升高的直接作用就是工业温室气体的过度排放，因此这一作用是地球升温的内因；
（2）地球和大气对太阳辐射吸收Qsun，a提高，其包括地球和大气对太阳辐射吸收的增加.从式（6）和式（7）中可以看出，当太阳辐射增加以后，地球和大气温度都将受到影响.这一作用一般与太阳的活动周期密切相关，属于地球升温的外因.
2温室气体造成的地球升温的滞后效应分析
由于太阳活动周期具有一定的规律，而且与人类活动没有关系，所以这里只讨论由于温室效应增强带来的地球表面升温的滞后效应.
2.1地球和大气升温的时间常数
根据自动控制理论，将式（6）和式（7）等号右边的热量差处理扰动作用，则地球表面和大气的升温过程呈现为典型的积分环节特性，两者的传递函数分别为
从式（10）、式（11）可以看出，由于地球和大气的总热容量不同，因此在扰动作用下的地球和大气的升温也将不完全同步，存在一定的相位差.而平衡此不同步作用的方式除了大气与地球之间的辐射传热以外，对流换热将起到更大的作用，这里不作深入讨论.取地球的总质量的1/10参与升温作用，则其质量为5.69×1023kg，并取其平均比热容为0.85kJ·kg-1·℃-1，则其时间常数为30.49a；取大气的总质量为5.136×1018kg，其平均比热容为1kJ·kg-1·℃-1，则其时间常数为2.78h.由时间常数可见，大气和地球动态温度变化具有很大的滞后特性，而相比于大气来说，地球的滞后作用更为明显.
2.2温室气体浓度升高后的地球温度变化
由于工业革命以来温室气体的浓度逐年升高，导致了其温室效应的逐步提高，这样就破坏了地球和大气系统的热平衡，从而导致地球的升温.鉴于此，将热量扰动与温室气体浓度升高产生的温室效应增强联系起来.以CO2为例，在近50年内其体积分数从3.20×10-4增加到3.80×10-4，假设其增加为线性变化[1]，根据大气压缩模型方案[8]，得到温室效应增强量ΔQ与距离1960年的时间间隔t的变化关系如图1所示.可见，其总热量基本呈现为线性变化，拟合公式为
将τearth=30a代入式（15），得到地球在当前CO2体积分数增加情况下地球表面的温度响应，如图2所示.
从图2可知，因为人为的CO2等温室气体排放的增加，地球温度自1960年以来一直呈现上升的趋势，至2010年，气温升高了0.617℃，这与IPCC报告给出的数据基本相符；另一方面，由于大气中的CO2体积分数近年来基本呈线性关系变化，地球表面温度响应的滞后特性在未来将被极大地体现出来，其温度的升高在未来多年将得到一定延续，并且会出现升温加速的现象，除非其自身辐射抵消温室效应为止.此时，地球表面温度将维持在一个新的较高的水平，即所谓的“积分保持”作用，除非温室气体体积分数有所下降.因此，如何减少CO2等温室气体的排放问题已经被列入各国政府、联合国会议的首要议题，放在优先考虑的地位，成为全球亟待解决的重大战略课题[9].
3结论
基于能量守恒及自动控制原理建立了地球变暖动态数学模型，通过此模型，考察造成地球温度变化的两个主要原因，即：温室气体的过度排放会造成地球升温加剧；太阳辐射能量增强会造成地球一定的温升.在此动态特性基础上，对于地球变暖与温室气体排放时间上的滞后现象进行了分析，得出大气和地球动态温度变化具有很大的滞后特性，大气温度变化滞后时间为2.78h，地球表面温度变化滞后时间为30.49a.可见，温室气体的排放，对于全球变暖具有很大的滞后效应.
根据全球变暖动态模型，本文结合现有温室气体CO2的排放水平，预测了地球温度的未来走势.结果表明，根据地球变暖滞后时间常数，可以得到任意时间的地球温度变化.同时，地球环境温度对于温室气体体积分数的响应具有显著的滞后效应，在现有排放水平不变的情况下，地球表面温度仍将进一步升高.
参考文献：
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温室气体分析篇2
【关键词】既有居住建筑；适宜性技术；节能改造
随着我国经济水平的提高，人们对居住环境的要求也在加强，这样极大的促进我国建筑产业的快速发展。不容乐观的是，现在每年竣工建筑之中，能达到节能标准的住宅面积还是不到1亿m2，也就是说，现在我国既有的高耗能建筑的数量不会减小，反而会增长。保守预计到2022年，全国的制冷电力高峰负荷会翻两倍，它的负荷基本相当10个三峡电站满负荷的电力。预计为了满足2022年空调负荷，电力系统建设的总投资约1.4万亿元。而许多电站的建设是为了应付夏季制冷的高峰的用电需求，而造成了的浪费。
第一，既有建筑节能改造的基本要求。既有建筑节能改造范围。既有居住建筑凡围护结构保温、耗热量指标等方面不符合《民用建筑节能设计标准》的要求，需进行节能改造。应先对环境差及危旧的建筑进行改造。改造的重点是集中供暖的居住建筑的节能改造。第二，既有建筑节能改造的判定原则及方法。既有建筑的节能改造的判定应遵守以下原则：一是既有的采暖住宅建筑，其围护结构、保温门窗气密性和建筑物耗的热量指标等不满足现行的行业标准《民用建筑节能设计标准》要求时，要进行节能改造；二是既有采暖供热的系统的室外管网输送效率如果低于0.90或锅炉年运行的效率若低于0.68，且由此造成的室温不符合要求，需要进行改造；三是旅馆、集体宿舍、托幼建筑等公共采暖的居住建筑，如若其围护结构保温性能不能达到相应要求时，要予以改造。
其一，适宜性技术的应用体系。现在，建筑的节能改造技术的领域，已形成了“低”、“中”、“高”三个层次的方法。所谓适宜性技术，主要是重视事物的内在联系，重视事物的特殊条件，综合分析事物相互关联因素之后得到的最佳技术选择，而不是一味追求高新技术。其二，既有建筑围护结构节能改造中的适宜性因子的分析。围护结构中的适宜性因子，是指建筑自身及其所处的环境，对建筑围护结构的热学性能起着决定性作用。而对围护结构的节能改造，其目的是在于使室内热环境所消耗的能量减少，因此适宜性因子的分析，应从建筑热过程的分析开始。通过对建筑热的过程分析，对于特定的房间来说，室内热状况的决定因素有如下几个方面，为围护结构热工性能、室外环境、室内各热源、空调制冷和室内外通风四个方面。围护结构热工性能：围护结构是建筑物室内外的中间体，室外环境是通过围护结构对室内空间产生作用的，其热工性能的主要由比热容、反射系数、热阻等多种指标决定。
室外环境：其主要有室外空气的湿度、温度、风速和风向、太阳辐射强度，以致临室的空气湿温度等都是影响室内热环境的因素。这些外在干扰对建筑围护结构热作用之后，通过围护结构的传递，使房间内表面的温度提升，再通过辐射及对流等方式影响了室内空气的温度，而对于有透明介质的房间，如窗户，玻璃门等，太阳辐射还可以直接透过玻璃影响室内空气的温湿度。室内各热源：室内的热源是指家用电器、照明等设备及人体的散湿、散热等一些因素对室内环境的影响。它对房间的热作用包括潜热和显热两方面。而设备、照明和人体的显热是以两种方式进行热交换的，一种是以对流的方式直接传给空气；另一种是以辐射的形式向周围的表面传递，而后通过各种表面和空气之间的对流来换热，逐渐传递给空气。
室外空气的渗透和空调的投入量：室外空气的渗透和空气送风对室内的热环境的影响是比较相似的，都直接与室内的空气相混合，其所带的湿量和热量直接室内空气的状态产生影响，从而改变了室内空气的温湿度。由于既有居住建筑其室内热扰、室外环境、空调投入量与室外空气渗透等条件均已客观存在，所以对既有建筑围护结构的节能技术的分析，就可转化为对室内热扰、室外气象条件，空调投入量及室内外通风为常量，围护结构的热工性能为变量，这三方面的因素构成了围护结构改造的热工分析的适宜性因子。
总之，建筑节能的最终目的为：建筑保持舒适热环境的同时，所消耗的空调和采暖能耗的降低，适宜性技术的基本原则是在技术和工程材料的选择上，不是片面追求高花费和高技术，对于节能改造而言，其重点是改造方案的选择，也不是仅以方案的节能效果作为唯一的判别标准，应当综合经济性和节能效果两方面因素，作出节能最优的方案。
参考文献
[1]杨鹏.既有居住建筑围护体系节能改造适宜性技术研究[M].西安：西安建筑科技大学.2009
[2]周卫.既有居住建筑节能改造资金分摊研究[M].重庆：重庆大学.2008
温室气体分析篇3
二十世纪中叶以气温升高和降水格局的改变为主要特征的全球气候变化已成不争的事实，这与化石燃料燃烧和土地利用变化等人类活动导致大气中温室气体浓度增加有着密切的联系[1－2]。CO2、CH4和N2O对温室效应的贡献率分别达到了60%、20%、6%[3]。大气中温室气体浓度增加引起的全球气候变化，对人类社会的生存和发展带来巨大挑战，严重地威胁着人类生存与社会经济的可持续发展，已经成为全球强烈关注的重大环境问题[1]。我国人口众多、地域广阔，陆地生态系统复杂多样，是欧亚大陆面积最大、对全球气候变化具有重大影响的关键区域。准确快速的监测温室气体的通量和浓度，尤其是对农田、森林、草地、湖泊、垃圾填埋场等各类生态系统的温室气体通量准确的监测和评估，是获取中国陆地生态系统第一手碳收支观测资料的前提，必将为应对气候变化和社会经济可持续发展做出重大贡献。因此，准确测量与估算温室气体通量对气候变化及其影响研究具有重要的现实意义。陆地生态系统土壤温室气体的排放或吸收过程极为复杂，并且不同温室气体排放或吸收之间相互影响，因而使测量工作难度加大，测量准确度降低；同时受所采用测量方法的科学性和测量精度的限制，测量结果的准确性和代表性也会受到影响。故对目前陆地生态系统温室气体通量的各种测定方法的科学性和适用性进行客观评价就显得尤为重要。本文较全面地介绍了当前国内外用以测定土壤温室气体通量的各种方法[4-7]，并对他们的科学性和实用性进行了比较和评价。1土壤CO2通量的测定方法1.1静态箱-气象色谱法基于气相色谱仪的箱式测定技术是近年来科学家们普遍用来测定土壤CO2通量的方法[8-11]。该方法采样时一般提前一天将底座埋入土中[12]，盖上盖子后立即用注射器采集气室内的空气，并在较短的时间内每隔几分钟采集一次[8]。国内学者一般选用气袋存储样品，如果野外采样－实验室分析的周期过长，建议采用玻璃注射器存储气体样品[8]，然后利用气相色谱仪来分析所采集气体内的CO2的浓度；最后，根据CO2浓度的时间变化计算出土壤呼吸的速率。静态箱-气象色谱法具有简单易行、机动性强，且能同时分析气体样品中的多种成分（CO2、CH4和N2O）、分析精度高等优点[13-15]。但是，该方法也存在一些缺点：对被测表面的自然环境状态产生了一定的干扰，如气室内温度、湿度和光照强度等均会与自然状态有所不同；采样瓶或气袋在长时间的运输过程中容易漏气，给测量值带来一定的误差；由于气样的采集和分析过程均是由人工完成的，不可避免的会产生一定的误差；气相色谱仪操作复杂并且管理成本比较昂贵。1.2密闭式动态箱法近年来，由于CO2红外分析技术的箱法逐渐成熟，该方法倍受研究者的青睐并广泛运用于土壤CO2通量测定的研究中[16-19]。目前常用的是人工手动测定法，它是将气室和红外线CO2分析仪连成闭合回路，使一定流量的空气在回路内循环，同时检测CO2浓度随时间的变化。密闭式动态箱的优点是：箱内气体循环流动，有利于气体混合；对IRGA的测定精度要求不高；测定时间短，可在数分钟或几十秒内完成，对观测土壤的干扰较小，且不必安装复杂的控温设备。这种方法也存在如下问题：首先，该方法无法进行多点同步监测；其次，该方法在测定过程中对生态系统产生一定的干扰，进而影响到监测结果。因此，CO2红外分析技术的气室测定法逐渐向多点化、自动化的方向发展。目前，主要以美国LICOR公司生产的Li-8150多通道土壤呼吸自动测量系统为代表。该系统能够对生态系统内部多点进行长期连续自动观测，是未来土壤CO2通量监测的主要发展方向。1.3开放式动态箱法20世纪70年代初，Denmead等[20]尝试使用开放式法测定陆地生态系统温室气体排放。开放式动态箱法测定CO2通量的基本原理是让一定流量的空气通过箱体，通过测量箱体入口处和出口处空气中被测气体的浓度来确定被罩表面CO2通量。开放式动态箱的气体不再回流,主要优点在于它能基本保持被测区域表面的环境状况，使之接近于自然状态。且随着气相色谱/氢焰离子检测器和气相色谱/电子捕获检测器灵敏度的提高，能够直接进样测定气流中的CO2、CH4和N2O等温室气体的浓度[21-22]。理想状态下开放式动态箱能测量所有物体表面的实际排放通量，但在实际应用中仍存在许多困难：开放式动态箱系统对于引入气流压力不足非常敏感，泵效应”有可能引起通量脉动变化；且开放式动态箱系统要求通过箱子的气流处于准稳态，但准稳态气流的产生需要很严格的设计[23]。1.4基于微气象学原理的涡度相关法涡度相关法是基于微气象学基本原理的测定方法[24]。涡度相关法观测的是整个生态系统的净CO2通量，适于大范围、中长期定位观测，但其无法实现对生态系统内部通量空间变异的研究[25]。另外，利用涡度相关法测定土壤呼吸要求建立观测站，包括观测塔和相关的气象观测仪器和设备，代价昂贵，需要专门人员定期的维护。因此，利用涡度相关法测定土壤CO2通量也存在一定的局限性。2土壤CH4与N2O通量的测定方法与工业和城市等排放源相比，大部分生态系统中大气的CH4与N2O浓度极低，普通监测设备的灵敏度远远无法满足通量测定的需求。目前，土壤CH4与N2O通量的测定技术主要是应用静态暗箱/气相色谱法。该方法与上述基于气相色谱的土壤CO2通量测定方法相似，即采用气室罩住土壤表面，然后在一定时间间隔内用注射器多次抽取样气并注入到不同真空采样瓶或气袋内，运回实验室利用气相色谱仪测定CH4与N2O的浓度，并根据气室内的CH4与N2O浓度变化计算它们的通量[26-30]。3不同方法比较相关研究对不同的测量方法进行了比较[31]。Nay[32]评价了碱吸收法和密闭式动态箱法，结果显示当土壤CO2通量低时，测定结果高于真实值；若土壤CO2通量处于很高水平，则测定结果会低于真实值；而密闭式动态箱法总是低估了土壤CO2通量。Blackmer等[14]比较碱吸收法、气象色谱法和开放式动态箱法，发现开放式动态箱测得的通量都等于实际CO2通量，而其余两种方法都不同程度的低估了土壤CO2通量。从这些比较研究可以看出，对于哪个方法最好、可作为土壤呼吸测量的标准的问题目前仍没有形成一个一致的看法。尽管如此，几个比较研究都指出，虽然开放式动态箱法比较复杂，需要控制气室内的压力，也需要很大的技术投入，但它是测量土壤呼吸的方法中最为可靠的一种。#p#分页标题#e#4未来土壤温室气体测量方法的发展趋势目前市场上的自动测定仪器多限于土壤CO2通量的测定，多种土壤温室气体的同步、原位监测将是未来土壤温室气体监测的发展趋势。（1）多种气体同步观测。目前的测量技术仅能对某种单一的土壤温室气体进行监测，无法实现对多种温室气体进行同步的连续观测。因此，对多种土壤温室气体进行同步的连续观测成为众多土壤温室气体研究者的迫切需要。（2）温室气体浓度高精度快速分析。近年来逐渐发展起来的可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS）为快速测定温室气体浓度提供了新的手段。该技术的主要原理是利用半导体二极管激光器波长调谐特性，获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱，从而对温室气体浓度进行定量分析。该土壤温室气体测量方法具有精度高、选择性强、响应速度快等特点。这种技术的发展和完善将可实现多种土壤温室气体同步观测。（3）多点自动连续监测。由于温室气体通量存在很大的时空变异，迫切需要多点自动连续观测系统。目前，美国LICOR公司的LI-8150系统可以进行多点测定，但该系统只能监测土壤的CO2通量，无法自动测量CH4和N2O的通量。（4）通量与关键环境要素耦合同步观测。土壤温室气体的排放与其周围环境条件存在极为密切的关系。因此，将控制土壤温室气体排放的关键环境因素与其通量耦合在一起同步监测势必成为未来土壤温室气体通量监测领域的发展方向。
温室气体分析篇4
关键词：EPA（UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency）；IPCC（IntergovernmentalPanelonClimateChange）；温室气体清单
为了及时掌握温室气体排放情况以进一步控制排放水平，1992年5月9通过的《联合国气候变化框架公约》（UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChange，UNFCCC）规定缔约方用待由缔约方会议议定的可比方法，编制、定期更新、公布并按照第十二条向缔约方会议提供关于《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书》（MontrealProtocolonSubstancesthatDepletetheOzoneLayer）未予管制的所有温室气体的各种“源”（任何向大气排放温室气体及其前身和气溶胶的过程或活动，主要是二氧化碳CO2、氧化亚氮N2O、甲烷CH4、氢氟氯碳化物类CFCs，HFCs，HCFCs、全氟碳化物PFCs及六氟化硫SF6等）和“汇”（任何可以从大气中清除温室气体及其前身和气溶胶的过程、活动或机制，主要是森林碳汇）的清除的国家温室气体清单。1为了确保各国清单编制的科学性与准确性，政府间气候变化专门委员会（IntergovernmentalPanelonClimateChange，IPCC）2从2005年开始先后公布了四个版本的温室气体清单指南。3这样，提供基于共同范式的本地区温室气体清单就成为缔约方履行国际承诺的必要组成部分。对不同国家或地区温室气体排放的进行翔实而准确的统计分析，也是国家社会温室气体排放量配额谈判的数量基础。
编制“可量化、可测算、可核实”的温室气体清单，是一项要求高、难度大的系统性、动态性工程，须依托与良好的编制机制。由于欧美国家起步较早，逐渐形成了较为成熟且相对稳定的编制体系。4美国国家环保局（UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency，EPA）编制的美国国家温室气体清单被认为“所提供的准确和完整的数据，能够在适当情况下向美国国内和国际气候变化政策提供执行依据和文本，并且通过参与UNFCCC和IPCC进程以及通过自身清单编制能力建设来国际化地改进温室气体清单”。对于清单编制处于起步阶段的我国而言，借鉴先进国家的成功经验，也可谓清单编制工作的组成之一。1
1、美国温室气体清单编制历程
美国温室气体清单编制的历史可追溯到上个世纪对空气污染物排放量的核算，国家温室气体清单编制是其延伸。
1.1《空气污染物排放系数汇编》提供了清单编制的方法学
空气污染物排放系数是空气污染物的排放强度，概念相对应的表达为EmissionFactor（EF）。2该系数用来估算各种空气污染物的排放量，并建立污染物排放清单（EmissionInventory，EI）。
对排放系数的研究始于美国。1968美年国公共卫生局（PHS）了最早的《空气污染物排放系数汇编》（CompilationofAirPollutantEmissionFactors，简称AP-42），3其中就包括了部分温室气体排放系数。4
1972年美国环境保护局进行了第二次重新修订，1985年第四次修订后将排放源分为固定源和移动源两部分，其中固定源包括固定点源和固定面源，移动源包括道路和非道路车辆核算及相关扩散模型。1995年，EPA出版了AP-42第五版，并在之后对第五版进行持续更新。
AP-42是美国空气质量管理的重要工具，AP-42排放系数建立了排放污染物对大气环境影响的数量关系，排放系数一般与污染物的单位重量、体积、活动距离有关。排放系数是一些典型的、共性的可靠数据的平均值，在大多数情况下，这些排放系数的代表性是比较高的。排放总量的估算公式为：
E=A・EF・（1-ER/100）
E为排放量，A为活动水平，EF为排放系数，ER为减排效率
在AP-42方法学的基础上，EPA结合IPCC方法学及其相关数据，公布多个改进的温室气体排放量核算的方法学版本，内容主要包括：污染源的识别、排放系数和基础数据的确认。5
1.2《国家排放清单》确立了清单编制的工作模式
在空气污染排放系数汇编的基础上，EPA每三年编制并一次《国家排放清单》（NationalEmissionsInventory，NEI）6。编制工作采用“自下而上”的方式，由美国各个州、地方的空气污染控制机构向EPA提交估计数据，最终由EPA进行统一处理计算。EPA通过NEI向公众提供包含监测范围内的每一个污染物的排放数据，并跟踪长期的排放趋势，制定区域污染物消减战略，建立空气污染物扩散评估模型，形成排放清单系统（EmissionsInventorySystem，EIS）。目前，NEI中包含了1985~2002年城市层面大气污染物排放数据，1996年和1999年企业层面大气污染物排放数据，1999年的危险大气污染物（Hazardairpollutants，HAPs）排放数据，其中最近的一次报告2008年NEI最终版数据于2010年。
基于NEI，EPA形成了清单编制的工作模式，主要包括：基础数据的获取途径、数据处理和审核程序、清单的形式。
1.3“排放清单改进计划”细化了清单编制的流程
1993年，美国环保局联合国土大气污染排放局（StateandTerritorialAirPollutionProgramAdministrators，STAPPA）、地方大气污染控制署（LocalAirPollutionControlOfficials，ALAPCO）实施了“排放清单改进计划”（EmissionInventoryImprovementProgram，EIIP）1，目的是建立标准化的编制程序和流程，便于高效准确地收集、计算、归档、报告和分享利用排放数据，进而建立标准化的排放量计算首选和备选方法，探索并形成数据的质量保证（QA）/质量控制（QC）方法。EIIP报告总共10卷，包括点源、面源、移动源、生物源、质量保证/质量控制、数据管理程序、排放量预测等，其中第8卷为温室气体的计算方法和技术报告，采用“自上而下”的方法计算美国国家的温室气体排放量。2
空气污染物的清单编制经验和“排放清单改进计划”给美国国家温室气体清单编制提供了很好的工作模版和计量方法。EPA在对IPCC方法学改进的基础上，形成标准化的温室气体清单编制体系。IPCC清单指南也认可与EIIP方法的可靠性与兼容性。3
1990年美国开始对温室气体排放和吸收变化趋势进行跟踪。1991年EPA采用OECD/IPCC方法学第一次向IPCC报告了1988年的温室气体排放清单。4按照UNFCCC对附件一国家的要求，美国从1994年开始每年向联合国递交温室气体排放清单。1994年EPA第一次以官方文件的形式向UNFCCC报告了1990-1993年的排放量情况。此后每一年，EPA都会一份美国温室气体排放和吸收清单报告。从1994年到2010年期间EPA一共了17份官方的国家温室气体清单报告。5
2、EPA的温室气体清单编制组织与工作流程
美国国家温室气体清单由EPA负责编制。EPA每年追踪1990年以来温室气体排放和吸收的全国性趋势，按照一个会计年度进行编制。
2.1编制流程与工作时间
编制工作一般从每年4月至下一年度5月（见图1），6基本流程如下：7
清单规划：①EPA的任务协调，评估预算；②审议优先事项；③选择方法学；④数据评估和数据收集。
清单编辑：①估算温室气体排放量；②不确定性评价；③关键排放源类别分析，跨部门分析；④形成文件并报告；⑤机构、专家、公众审议。
复审：①整体质量保证/质量控制；②回应机构评价、公布公众评论、吸纳公众意见。
收集归档计算过程：①数据和文件管理；②清单归档。
上报清单：①正式提交美国国会；②向UNFCCC提交最终版温室气体清单。
虽然美国温室气体清单尽管美国独立清单编制工作早于UNFCCC之前就开始了，但作为附件一缔约方，美国调整了报告的形式，符合IPCC指南的要求。1
清单提供了多种温室气体排放信息，包括排放量、碳汇量、计算方法和排放因子等。决策者可以通过这些排放清单来跟踪排放趋势，并针对具体经济和环境情况来制定减排战略和应对措施，并跟踪评估减排进展情况。科学家和环境工作者也可以利用清单所提供的数据进行大气和经济模型研究。
2.2编制团队与分工
EPA主管气候变化的官员BillIrving称：清单编制一半是技术问题，一半是组织问题，有独立的行动纲要。作为美国温室气体清单编制的领导者，EPA建立了相对稳定的研究团队，将估算、特定源的质量保证/质量控制、不确定性计算、记录、归档等主要工作落实到具体人员。同时与美国相关政府机构、学术机构、行业协会、顾问和环保组织等12个机构和组织的几百名专家进行广泛合作（见图2）。如基础数据由美国能源部（DepartmentofEnergy，DOE）、农业部（DepartmentofAgriculture，DA）、交通部（DepartmentofTransportation，DOT）、国防部（DepartmentofDefense，DOD）、商务部(DepartmentofCommerce,DOC)和其他政府机构提供。各行业的专家则在各个EPA源领导（sourceleader）的带领下开展研究。2
EPA用分散管理的方法来准备清单，即每个排放源的负责人管理每一排放源的计算。分散管理模式有两个基本步骤，清单规划和清单编辑（见图3）。清单规划首先分配任务，明确职责，进而选择方法学。方法学的选择过程必须熟悉IPCC清单编制的规则，并尽可能根据本地区的特点在IPCC规则的范围里，对技术路线和数据处理程序进行完善与更新。数据收集和数据评估在方法学的选择之后随之进行。清单编辑包括温室气体排放量的估算、不确定性评价、关键排放源类别分析、形成文件并报告四个部分。这四个环节都注重数据的质量保证与质量管理，尽力减少核算过程产生的流程累计误差。
在每个源的清单编制完成后，清单协调者从个体源负责人收集排放量的估算，汇总计算排放总量，准备国家清单报告（NationalInventoryReport，NIR）和通用报告格式（CommonReportingformat，CRF）表格，向美国国会正式展示提供的材料，并将每次提交的清单文件进行归档。
3、EPA温室气体清单编制的特色
在多年的温室气体清单编制过程中，EPA积累了大量的系统数据和工作经验，形成协调性很好的数据收集和处理模式。在美国本土国家清单编制的同时，EPA也在积极帮助发展中国家和转型国家改善清单编制的完整性和可持续性。针对一些州和地方政府的需求，EPA也提供指导和工具帮助他们准备并完成清单编制工作。1
3.1维系系统协调性，确保数据准确性
EPA拥有一个稳定高效清单编制系统，它整合了清单编制过程所有必要的要素，包括法律、体制、技术、和程序安排（见图4）。2
事实上，美国温室气体清单中的各种排放源类别就是基于国际商会权威组织方法学计算得出的，这其中包括IPCC、联合国环境规划署UNEP、经济合作与发展组织OECD、国际能源署IEA。
在美国国内，国会对清单编制予以支持。在美国源线索管理方面，EPA与数据源的拥有者和提供者建立了特定关系，如与能源部在能源行业部分签订合作备忘录，与其他部分的大多数部门和组织的非正式协议。这样各政府机构的基础数据能方便地被EPA，国家统计数据经常被使用，形成了一个完整的数据覆盖。31977年由美国国会批准建立的美国能源信息管理局(EIA)是美国能源部(DOE)的独立联邦统计机构。EIA的宗旨就是通过提供高质量的并不受政策约束的数据信息来满足政府、企业及公众的需要。4美国橡树岭国家实验室CO2信息分析中心（CDIAC），自1982年起就是美国能源部重要的全球变化数据及信息分析中心。该分析中心的数据集涵盖了大气中CO2及其它辐射活跃的气体浓度记录、陆地生物圈及海洋在温室气体的生物地球化学循环中的作用、长期的气候趋势等。此外，美国学术界大量的研究支持清单编制方法的持续改进以保证精确估算。最近，NOAA（阿诺卫星）、NASA（美国航天局）以及其他机构正在开发综合的观测体系，新闻界宣布出版1990-2008美国温室气体清单报告引发了公众的关注。这一切，无疑给EPA的清单编制提供了强有力的支持。这种高度的协调性，在其他国家或地区的清单编制中很难看到，它保证了数据的准确性。所以，IPCC也承认美国EPA国际排放因子数据库的数据可靠性，并可用于交叉检验。
3.2不断改进方法学，提高估算精度
IPCC指南提供了标准化的报告表，并以文件的形式说明编制估算所使用的方法学和数据。不过，根据各缔约国对《联合国气候变化框架公约》的承诺，报告表和书面报告的实际性质和内容会有所不同。在方法学上，IPCC也提倡“清单机构可以有充分的理由对某些特定源类别排放估算的方法进行变更或改良比如说为了提高对关键源类别的估算水平而实施一些改良”。1美国排放清单所采用的方法上符合IPCC清单指南的基本要求，但随处可见改进。2例如，美国的清单部门里，除了将IPCC指南中的农业部门单独作为一个部门一算，还考虑了商业温室气体排放。在移动源的计算方法上，由于非道路车辆的活动数据一般难以获取，IPCC指南推荐使用EPA非道路排放模式（NONROAD）进行计算。
按核算精度增加的顺序，方法层次可以分为TIER1（IPCC缺省排放因子），TIER2（需要测量数据来推算的国家特有因子），TIER3（测量/拟合获得的动态排放因子）。EPA在方法选择上基本考虑两个要素，关键排放源和数据可获取性。关键排放源尽量采用高层次的方法，TIER2或者TIER3；如果排放源的技术参数比较容易获取，那么也尽量采用高层次的计算方法。但如果技术数据获取难度大，就采用保守的TIER1方法，并根据逐年的数据积累，有计划，逐步转向TIER2、TIER3。
EPA温室气体排放因子的主要开发方式有：①EPA与州、地方或企业合作，由它们通过排放实测或其他检测方法得到排放因子，上报给EPA，然后EPA统一公布；②EPA根据全国相类似活动的检测数据进行推测综合得到；③利用物料平衡法并结合经验判断获得。
美国的清单编制中基于IPCC指南中的优良做法，开发了合适本土的方法。例如，自行开发的CenturyModel，能够模拟不同土地的使用及其影响，便于计算农业部门矿物有机土壤的年碳存储，模型所需要的数据是从现存的国家数据库里得到的，CenturyModel明显改进了IPCC的Tier2。再比如，在获得设施级别数据时，尽管用IPCC方法可以得到使用Tier3所需要的数据，但是无法满足IPCC的来源分类。EPA指定参考方法是用其“连续排放检测系统”（AContinuousEmissionMonitoringSystem，CEMS）。CEMS是运用转换方程、图形、或计算机程序产生的结果来测定气体或微粒污染物浓度或发射率的一种配套的整体设备，在线检测烟气排放，可以更好地进行质量控制/质量保证。这些方法不仅适用于美国的情况，更被广泛地用于其他国家的研究者、政府部门。3
整体来说，IPCC认可EPA清单方法学在技术路线和排放因子方面的可靠性及与IPCC指南的兼容性。在一些具体点源和线源的估算方法上，EPA清单方法学提供了更为具体的方法模型，被IPCC所采纳。例如，在废弃地下煤矿排放量计算方法上，IPCC2006Tier3就是利用EPA2004相关方法学进行改编的。
3.3注重不确定性分析，保证估算信度
由于定义、数据、方法可能出现偏差或匹配水平低，温室气体清单编制会出现不确定性，导致排放估算信度下降，估算和实际排放不一致。《IPCC国家温室气体清单优良作法指南和不确定性管理（2006）》从“确定国家关键源类别”和“对方法学的变化进行系统管理”两个方面，明确给出了降低不确定性的方法。1
美国有扎实的清单编制基础的一个重要原因是有较为完善的不确定性管理体系。为了降低编制过程中的不确定性，EPA在2002年制定了不确定性改进计划，该计划提供了量化不确定性分析的自我估算方法，帮助编制人员理解不确定性原因和如何提高确定性，并提供了通用的模板和特殊的指导以补充量化不确定性分析。在计划的实施过程中，EPA采取了一系列管理措施：（1）制定了《不确定性管理规则和手册》，明确不确定性分析重点和制度规定，并对清单编制人员进行强制性培训。（2）开发新的模型以减少结构上的不确定性。具体做法是以实验为依据，运用仿真系统，提高评估模型对测量结果的预测能力。如2003年法伦和史密斯实验2007年奥尔格实验等。（3）在进行排放核算和评估的时候，特别注重新旧数据的协调性，并确保数据在整个时间段是连续的。（4）界定了大量多种源类别的不确定类别和不确定信息收集、定量、处理的方法论。（5）在数据收集和处理过程进行严格的整体质量控制和质量保证，对文本和数据实施内部质量控制和各种检查，保证估算的有效性，并通过外部评审（专家和公众意见）、回应清单编制过程中的所有评论、复审等环节进行质量保证。（6）温室气体清单编制过程中涉及的行业多，每个清单编制小组在收集数据和确定排放因子的过程中会有所偏差，EPA通过协调不同的编制小组进行一次跨行业分析，这样可以减少最终清单统一归档时候的数据冲突，从而有利于测量结果的比较分析。
对于IPCC指南中规定的不确定性分析内容，由于美国国家温室气体清单中类似化石燃料燃烧的二氧化碳排放的不确定性已经很低，EPA的不确定性分析主要集中在模型缺陷产生的结构上的不确定性和参数不确定性。主要做法如下：（1）详细说明对源的表述的不确定性，说明估算不确定的模型和方法，对于源的估算方法的不确定性都进行了量化，同一个源用不同模型从框架、数据、假设等方面来比较。（2）参数不确定性是国家清单排放估算中最主要的不确定类型，也是量化不确定性分析的最为关注的地方。IPCC指南推荐的蒙特卡罗方法能大大降低不确定性，但该方法的最大缺陷是在合并不确定性时大量参数难以获得。美国改进了蒙特卡罗方法。做法是在活动数据管理和计算阶段，先将环境条件和管理活动输入到模型输入数据库中，形成大规模数据点，然后进行数据库管理，在此阶段进行不确定性评估，将评估结果反馈到数据库（见图5）。籍此，美国清单里把在所有排放源都做了参数不确定性量化，除了十分小的源类别之外。
《1990―2008美国温室气体排放和吸收清单》中明确指出，在不确定性分析方面今后还将开展三个方面的工作：合并不在范围内的排放源；提高排放因子的准确性；收集详细的活动数据。
3.4全程质量保证和质量控制，强化清单可靠性
“适当的质量保证和质量控制（QA/QC）程序利于改善透明性、一致性、可比性、完整性并增强国家温室气体排放清单编制的可信度”，2为此EPA制定了《美国温室气体清单质量保证/质量控制和不确定性管理规划：QA/QC和不确定性分析操作手册》，建立了与《IPCC温室气体清单优良作法指南和不确定性管理》相一致的质量保证与质量控制体系。
（1）贯穿清单编制全过程。
在美国国家温室气体清单的编制系统中，每个组成要素和环节都依照IPCC指南配置了QA或QC人员，EPA要求个体源的负责人和组织对数据的审查必须严格和制度化（见图6）。1
（2）程序清晰。
QA/QC规划适用与每个资源分类，提供“包括但不限于如下的QC程序清单”：
包括资源分类信息的活动数据及排放因子交叉映证的描述
为防抄写错误，交叉检查每类资源的输入数据标本
复制排放计算的代表性例子
检查单位及转化因子
确保数据被正确标注
确定对于多类资源较为常见的参数（如生产数据）（或某一类来源的多种气体）并确认其连续应用
确认检查排放数据从较低级别的报告向较高级别报告汇总时被正确收集
检查不同中间过程的排放数据是否正确记录（如从数据表格向文本转录时）
在清单周期最后的质量控制工作，要求所有质量控制检查应当在质量保证/质量控制计划的分类资源中记录，包括：
所有找到的质量控制错误应当记录在质量保证/质量控制计划的分类资源中
所有所做的修改应当在质量保证/质量控制计划中记录
所有交叉检查资源应当包含在记事表中
所有完成的质量保证/质量控制计划必须由质量保证/质量控制协调员共享；所有修正的文件必须由存档协调员分享
所有记事表条款必须由存档协调员分享
为了便于执行，EPA制定了质量保证/质量控制模板（IA2），将程序分为三步：（1）过去质量保证/质量控制过程描述及程序；（2）现有质量保证/质量控制过程描述及程序；（3）计划质量保证/质量控制过程，包括岗位和职责的定义、列出将进行的最小质量控制的程序、更严格的质量控制或对特定源进行更深检查的建议、外部评审/质量保证，确定清单评审的过程和时间表（专家/公众评审）、样本清单和外部评审的文件（这些文件需要列出评审的机构和个人）。
（3）职责明确
质量保证/质量控制工作组内工作人员分为协调员、资源分类领导及职员，其在质量保证/质量控制过程中分工明确。
质量保证/质量控制协调员主要的工作职责是：
确保在清单编制、相关文件及数据表中实施了适当的质量保证/质量控制程序；
确保所有成员明确其自身在质量保证/质量控制程序中的职责
阐明质量保证/质量控制中各个层次人员的职责
开发并传达质量保证/质量控制程序(质量保证/质量控制规划)；收集并审核程序的完整性
向成员分配质量保证/质量控制任务(如，质量控制核查员，资源分类领导及职员)
向存档协调员分发质量保证/质量控制文件(如完成的检查表)
组织技术审查(如专家及公众质量保证审查)。
资源分类领导及职员则是完善被分配的质量控制程序，比较质量控制程序检查表是否违背资源分类表的估测及条例。在下一清单周期开始时，资源分类领导应当向质量保证/质量控制协调员处要求已优先完成的质量保证/质量控制计划；资源分类员应当交叉检查须再次应用的文件，确保其已被修正；若需新的检查或须去掉过时的检查时，资源分类领导应当进行审核。
质量保证/质量控制模板（IA）中的职能模板还规定了外部专家、清单顾问等各方面质量保证/质量控制的职能，要求其遵循清单小组的QA/QC程序，进行每天的QC。
3.5建立统一的工作模板，提高管理能力
分析EPA的温室气体工作机制，可以明显发现EPA在清单编制工作流程和工作机制过程中，形成了一套统一的工作模版。清单管理模板方法的使用，主要的目的在于解决工作缺乏连续性的问题，促进清单编制事宜的系统化，使的清单编制工作具有透明性、一致性和可比较性。EPA将工作模板作为清单编制的指导手册，认为模板的运用可使得清单编制专家执行标准化的任务，专注于以简洁的方式记录必要的信息，避免不必要的长篇书面报告，基于相同的模板可以将不同区域和不同领域的清单进行比较和对比，并为今后改进优先事项提供了一个客观有效的系统。
EPA模版工具有制度安排模版、关键源的分析软件和文档模版、基于源（SBS）模版、QA/QC程序模版、归档模版、国家清单改进模版（见表1）。
在最后清单的归档过程中，每个GHG清单都被分为“归档文件”，并存入相应的归档系统（由文件保存系统、评论/反应保存系统、数据保存系统组成）。EPA为活动数据和文件管理提供了强大了数据库管理系统，建立大规模的数据点、过程数据库和结果数据库。这些数据库的存在为EPA进行多年的温室气体数据跟踪和趋势分析提供了可靠的、方便查询的基础数据。
标准化的模板依托于各种表格，运用表格的文档形式，如2007年的AnnexTable中有255个excel表格，2008年的AnnexTable有248个excel表格。在清单编制过程中，EPA也借助数据表建构估算模块，如“源模块”由控制工作表、计算工作表、汇总工作表、数据输出表组成，能实现动态的数据输入、自动计算和数据输出。模版工具和方法为个体源组织的数据管理和数据分析提供了便捷的工具，大大提高了EPA的工作效率。2
除上述之外，EPA清单编制系统还有其他一些特色，如保持高度的中立性和开放性；只做分析和预测而不提政策建议；积极开发应用软件；3研发分析模型；4应用先进技术等等。5
中国政府高度重视气候变化问题，积极认真的履行自己在《联合国气候变化框架公约》下所承担的各项义务。2004年，中国政府官方正式中国气候变化初始国家信息通报，包括国家温室气体清单。2010年，中国在温室气体清单编制过程又迈出重要的一步，开始编制第二次国家信息通报，启动了省级温室气体清单编制工作，并将建立温室气体清单数据库。借鉴EPA温室气体清单编制的成功经验，对提高我国温室气体清单编制水平应有积极作用。
参考文献：
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[8]USEPA.StateandLocalTransportationResources[EB/OL].epa.gov/otaq/index.htm.2010.
温室气体分析篇5
近百年来，由于气候自然波动和人类活动引起的温室效应，地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化。全球变暖导致了极端气候出现频率增加、厄尔尼诺现象加剧且影响范围变大、冰川萎缩、内陆冻土加剧融化、沙漠化加剧、海平面上升和海水倒灌、水资源短缺加重、湿地面积减少和生物多样性下降。例如，在2001-2010年，全球冰川平均质量年下降速度为0.54m(相当于水当量)。全球变暖除了引起全球气候变化，还对农业、生态环境和人体健康产生了巨大的影响。大气中温室气体浓度增加引起了大气温室效应增强，并最终导致了全球气候变暖，温室气体主要包括COZ,CHQ和NZO。为了减缓和预测全球变暖的速度，政府间气候变化专门委员会(IPCC)编制了各种温室气体的排放源和吸收汇的全球清单，并预测了未来全球温度的变化；各个国家也都根据本国实际拥有数据情况编制国家温室气体清单。但目前这些温室气体清单还都不是实时清单，都是温室气体排放和吸收的总量。这主要是因为缺少温室气体的实时监测数据和缺少处理海量数据的技术。在大数据时代，网络信息技术和无线通信技术的融合，极大地促进了各种智能传感器的快速兴起和发展，使我们可以获得温室气体、气候等大量实时监测数据和与之相关的非结构化数据；基于云计算环境下，分布式数据存储技术与传统的关系型数据库相结合可以解决海量数据的存储和管理，例如，Hbase,Redis和Key-Valu。等大数据存储技术；同理，这些海量温室气体、气候和其他相关数据的处理分析也需要各种模型和算法，但对于编制实时温室气体清单来说，最关键技术是怎样在线和离线相结合对海量数据进行分析?离线静态数据的大数据处理形式是批量处理，Hadoop是典型的批量数据处理系统。在线数据的大数据处理形式包括实时流式处理和实时交互计算两种，流式数据处理系统如Storm,Scrib。和Flum。等，交互式数据处理系统如Spark和Dremel。另外，利用大数据技术融合温室气体数据和气候模型，预测未来温度的变化速度，例如，人工智能和认知算法等大数据技术。通过编制实时温室气体清单和预测未来温度变化幅度，可以为制定减排措施提供科学依据，同时也为人们的生活带来方便。可以发现，生态环境问题彼此相互联系，相互影响，相互制约。因此，治理和预防需要对区域甚至全球的生态环境情况进行全面分析，找到关键问题与关键区域，制定不同的解决方案与对策，通过对比分析找到最优解决途径。利用大数据在数据采集、数据存储、数据分析，以及数据解释和展示等方面的优势，有利于揭示生态环境问题的本质，并分析其背后的驱动因素及相互作用机制。在数据采集方面，通过建立高密度、全区域和多方位的监测网络体系，配合文本、图片、XML,HTML、各类报表、图像和音频/视频信息等与生态环境相关的非结构化数据和半结构化数据的采集，共同形成生态环境大数据集。在数据存储方面，NoSQL(NotonlySQL)数据存储包括分布式文件系统和分布式数据库系统二种类型。通过与大数据的NoSQL数据存储管理技术相结合，克服传统关系型数据库经常由于采用分片技术而出现的存储空间不够、数据加载缓慢和排队加载等问题。在数据分析方面，我国生态环境相关的数据大多是数据集成，供客户端自行下载分析；而大数据分析却能将统计分析、深度挖掘、机器学习和智能算法与云计算技术结合起来，对空气、土壤、水文、生物多样性、气候、人口和社会经济等数据进行关联性分析，这些分析结果可为管理者的决策提供科学支持。除此之外，在数据解释和展示上，传统数据显示方式是用文本形式下载输出，而大数据却可以给用户提供可视化结果分析。由此可见，只有大数据时代我们才能够真正实现复杂生态环境问题的定量评估和精准决策，为加快我国生态文明建设和促进生态环保事业的发展提供科学依据和有效对策。
温室气体分析篇6
关键词：辐射供冷，置换通风
0.引言
目前，我国建筑总能耗约占国民经济能耗的27.6%，夏季空调能耗，约占建筑总能耗的85%[1]。辐射板供冷方式不仅节约能源，且能让人体感觉舒适。同时结合置换通风的方式既解决了新风问题和辐射冷板结露问题，又降低了室内空气的竖直温度梯度，改善了热舒适性，工作区的气流速度也较常规全空气系统低。空气处理能耗因送风量减少而大大降低，且夏季冷板供冷温度也较高，可使系统的总能耗降低。
1.辐射供冷、置换通风独立系统分析
1.1辐射供冷方式利与弊
一般而言，辐射供冷中，辐射换热量要占总换热量的50%以上。其具有以下优点：
1)舒适性强：一般认为，舒适条件下人体产生的热量，大致以这个比例散发：对流散热30%、辐射45%、蒸发25%。辐射供冷在夏季降低维护结构表面温度，加强人体辐射散热份额，提高了舒适性。
2)节能，转移峰值耗电，提高电网效率，减少环境污染：由于辐射供冷使用的水温高于常规空调系统，为采用地下水等天然冷热源提供了条件。同时热泵/制冷机蒸发温度的提高增大了其制冷系数，提高了效率，有利于家用热泵/制冷机等设备的开发利用；辐射供冷的峰值耗电量是全空气系统的27%左右[7]，调峰作用明显。辐射供冷的冷媒温度较集中空调系统的高，可采用低温的地面水、地下水、太阳能、地热（冷）等自然冷热源，提高了节能性，能够减少环境污染。
3)辐射换热具有“自调节”功能：由于地板和房间的壁面、顶棚有辐射换热，起到冷壁的效果，而维护结构的热容量大，所以短暂的门窗开启对室内温度场的影响不大；而且辐射换热具有“自调节”功能，当维护结构和室内热源温度升高时，根据辐射换热的四次方定律可知，能自动加大辐射换热量(供冷量)。有研究表明，当玻璃穹顶温度达到50℃时，供冷能力可升至100～150W/m2[8]。
4)提供了另一种末端系统形式：为目前夏季供冷的居住建筑，提供了又一种可能的末端系统形式，改变了原来只能选用风机盘管或小型集中送风系统的情况。
5)有利于系统形式和布置方式的优化：传统的空调系统，以空气为冷媒，风管截面大，占用较大的建筑空间，有时还会与建筑的梁相冲突而难以布置。采用辐射供冷有利于系统形式和布置方式的进一步优化。
但是，单独使用此方式供冷也会存在一定的弊端：
1)表面易结露：在单纯的辐射供冷中，可以认为辐射对空气是透明的，空气温度的下降主要通过辐射板以及其他内墙之间的自然对流换热，但没有除去室内余湿的作用，当室内余湿较大或人在室内停留时间较长时，会感觉闷热。在稳定状况下，地板表面温度一般在19-20℃，室内温度在24℃左右，所以当湿度高于70%时就有可能在地板上结露。
2)辐射供冷能力有限：由于露点温度的限制，加上表面温度太低，会影响人的舒适感，所以限制了辐射供冷的供冷能力。
3)空气品质问题：在潮湿地区，室外空气进入室内会增大结露的可能性，因此要求门窗尽可能密闭，影响自然通风。在不使用风系统时，室内空气流速太低，如果温度达不到要求，会增加闷热感。
1.2置换通风方式的利与弊
置换统风的优点主要表现在以下几个方面：
1)环境舒适性改善。热源发生的热量可通过热对流作用自然向上，有效排出房间；向工作区扩散的热量仅为一小部分，热负荷的增减对工作区的影响较小；送风口设置较低，人手可及，能随个人要求调节出风量，满足个人的舒适性要求。
2)运行方面的经济性。夏季送风温度比常规方式有所提高，制冷剂蒸发温度高，制冷机效率高，过度季节能利用的新风供冷的时间较常规系统长，故制冷机运行时间可缩短。
3)室内布置较灵活。与混合通风相比，置换通风的风量减少，因此风道所需空间减少，建筑面积使用率可提高。
2.辐射供冷与置换通风复合系统的分析
鉴于顶板辐射供冷、置换通风独立系统的上述缺陷，辐射供冷通常要与某种形式的送风结合，将室外新风经过除湿处理后送入室内，既可解决新风问题，又可降低室内空气温度，并降低结露的风险。送风还可以承担一定的室内冷负荷，使得顶板辐射供冷在冷负荷较大的场合也能使用。有数据表明，使用该系统时地面与室内空气的对流换热系数高出单独使用地板供冷时约45%，导致总换热量高出30%。
2.1地板辐射供冷加置换通风情况分析
以地面温度为20℃为例，由于地面温度低，室内温度分层较为明显，上部区域温度高，变化较小；下部区域温度低，变化大，有一个较大的垂直温度梯度。在靠近地板处的温度最低，随着高度的增加，温度逐渐升高，呈倒温度梯度分布。单纯的地板辐射供冷房间的气流组织非常微弱，只有室内的空气遇到热源的情况下，气流速度才会加大，置换通风的引入，不但为室内引入了新空气，还加强了气流的扰动，使室内空气动起来，室内空气的空气龄减小。但是送风口处温度较低且附近的冷空气厚度比大，这区域会使人感到有冷风，产生不舒适感。。
2.2顶板辐射供冷加置换通风情况分析
冷却顶板通过提供低温辐射来冷却热源，产生对流热，通过对流换热冷却上层区域的空气，从而降低了室内空气温度梯度。因此冷却顶板的存在，不仅提高了室内工作人员的舒适性，也减轻了置换通风引起的垂直温差问题。但是，送风口及热源附近，垂直温度梯度仍然很大，只要远离这两个区域，房间内绝大部分区域的垂直温度梯度都很小。送风口处温度较低且附近的冷空气厚度比大，这区域会使人感到有冷风，产生不舒适感。
2.3两种供冷方式的对比分析
地板辐射供冷加置换通风系统由于辐射板和新风的送风口都位于房间的底部,辐射板的存在加剧了置换通风形成的温度梯度。地板承担了主要的冷负荷，并且可以看出，地板辐射提供的冷量在该系统其主要作用。
而在顶板供冷加置换通风系统中，冷却顶板的存在，不仅提高了室内工作人员的舒适性，也减轻了置换通风引起的垂直温差问题。由于热气流的上升作用，在顶板辐射供冷中，对流作用在承担室内冷负荷中所占的比重比地板辐射供冷大。