我們做的是“碳的秤與尺”

在中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，我們長(zhǎng)期盯著一件看似抽象、其實(shí)與每個(gè)人息息相關(guān)的事情：一座城市每天究竟“呼出”多少二氧化碳（排放），又能“吸入”多少（碳匯）？

如果把二氧化碳想象成空氣里漂浮的細(xì)沙，我們做的工作，就是把這一粒粒細(xì)沙稱準(zhǔn)、量穩(wěn)、裝袋可清點(diǎn)——把它從整個(gè)城市“模模糊糊的一堆”，變成分門(mén)別類、每個(gè)地塊有自己精準(zhǔn)的可計(jì)量、可報(bào)告、可核查（MRV）的“透明的標(biāo)準(zhǔn)袋”。有了這把“秤與尺”，政府才能精準(zhǔn)治理，企業(yè)才能合規(guī)交易，公眾也能在看得見(jiàn)的坐標(biāo)里參與綠色生活。

城市典型碳源匯示意及核算方法

（圖片來(lái)源：作者使用AI生成）

為什么一定要“精細(xì)化”：從“總賬”到“分賬戶”

傳統(tǒng)的碳排放清單像家里的電表一樣，能告訴我們“這一年一共用了多少電”，但冰箱用了多少電？電視用了多少電？微波爐、洗衣機(jī)、空調(diào)呢？如果我們想真正地節(jié)能，不是“一刀切”地停止使用所有電器，而是先了解各個(gè)電器用了多少電，再考慮怎么改變生活習(xí)慣或者淘汰老舊電器，有針對(duì)性地節(jié)能。

換到碳源匯排放清單也是一樣的，雖然我們目前大概知道整個(gè)城市年碳排放統(tǒng)計(jì)值，但要真正實(shí)現(xiàn)“綠色”、“低碳”與“發(fā)展”，必須知道“天然氣用在哪兒？煤用在哪兒？油消耗在哪兒？電用在哪兒？哪一家、哪一戶、哪一段路甚至是哪一戶的哪一個(gè)小時(shí)”。這就需要把總賬拆成分類別和分地區(qū)的賬戶。

打個(gè)比方，過(guò)去我們只看全城的平均車速；如今我們更需要像導(dǎo)航軟件那樣精確到每條路段的擁堵，才能為城市給出“最短碳路徑”：哪里先治、怎么治更劃算、哪里擴(kuò)大碳匯更有效、哪里具備進(jìn)入交易的條件。

我們的基本方法：把城市做成“碳地圖”

我們把城市看作一塊“千層蛋糕”，先分層，再像拼圖那樣分類，最后在每一塊拼圖上計(jì)量碳的“收支”。

在空間層面，我們既關(guān)注看得見(jiàn)的地表對(duì)象，如建筑、道路、林地、水體、濕地與農(nóng)田，也關(guān)注它們的使用功能與時(shí)間節(jié)律：居住、商業(yè)、工業(yè)與交通節(jié)點(diǎn)在工作日與周末、白天與夜間，往往呈現(xiàn)出不同的碳活動(dòng)強(qiáng)度。

這些信息并不是憑空想象，而是融合了對(duì)地觀測(cè)技術(shù)（衛(wèi)星、航空、無(wú)人機(jī)）、地面?zhèn)鞲衅髋c多源統(tǒng)計(jì)資料，再通過(guò)人工智能進(jìn)行識(shí)別、分割、插補(bǔ)與修正。

基于地理目標(biāo)單元分割的城市精細(xì)化碳源匯核算

（圖片來(lái)源：作者自制）

完成這一系列“望聞問(wèn)切”之后，我們把城市切分成不規(guī)則的斑塊，必要時(shí)細(xì)化到具體地塊乃至單體建筑，分別核算“源”（排放）與“匯”（吸收）。

源側(cè)涵蓋電力熱力、工業(yè)過(guò)程、建筑運(yùn)營(yíng)、道路交通與廢棄物處理等與人類活動(dòng)息息相關(guān)地塊；匯側(cè)則關(guān)注林草、濕地、水體、農(nóng)田以及城市綠地、街角公園等藍(lán)綠空間，體現(xiàn)自然生態(tài)系統(tǒng)對(duì)二氧化碳的吸收。每個(gè)斑塊不只是一個(gè)數(shù)字，我們還為它配上參數(shù)來(lái)源、計(jì)算因子、時(shí)間戳與誤差區(qū)間，形成可以被審計(jì)、可重復(fù)計(jì)算、可隨時(shí)間更新的“碳地圖”和“分戶賬本”。

基于對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的城市多尺度地理單元分割技術(shù)

（圖片來(lái)源：作者自制）

我們的技術(shù)手段：碳計(jì)量“工具箱”

我們把所使用的理論、方法和模型看作一只同時(shí)裝著卷尺、秤和棋盤(pán)的“工具箱”。

卷尺對(duì)應(yīng)的是超大城市的目標(biāo)分割與數(shù)據(jù)剖分能力——我們先把城市“切”成可核算的地理單元：從省到市和區(qū)，再?gòu)膮^(qū)到地塊、到單體建筑與道路鏈段，形成一套面向高精度城市碳核算的地理單元?jiǎng)澐旨夹g(shù)。這把卷尺不是靜態(tài)的尺板，而是會(huì)“實(shí)時(shí)更新”的，它會(huì)隨著星-空-地立體監(jiān)測(cè)與地面抽樣調(diào)查的更新，自動(dòng)對(duì)齊城市的真實(shí)版圖與管理邊界；它也會(huì)把定位觀測(cè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)和城市碳核算清單的標(biāo)簽統(tǒng)一起來(lái)，保證討論同一件事時(shí)，大家說(shuō)的都是一個(gè)地方，用的都是一把尺，帳能對(duì)得上。

秤則用來(lái)把“看不見(jiàn)的碳”能“量準(zhǔn)”。我們把對(duì)地觀測(cè)資料（衛(wèi)星、航空、地面）與社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料擰成一股繩，既接通碳源匯核算模型，也耦合生態(tài)過(guò)程模型，形成一套定量碳核算理論與方法：碳源側(cè)，我們先識(shí)別出電力、工業(yè)生產(chǎn)、居民建筑、城市交通等主要的“排放大戶”。然后遵循 IPCC方法學(xué)（如基于能源消耗量和排放因子來(lái)計(jì)算排放量等）計(jì)算出各自的排放“總賬”。此外，我們還要研究每個(gè)類別的時(shí)間節(jié)律特征（例如，城市中早晚高峰的道路交通碳排放量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于夜間）。這樣我們就得到了一張動(dòng)態(tài)的、鮮活的城市碳排放地圖。在碳匯側(cè)，我們從氣候、土壤、植被、水系等背景條件與管理方式出發(fā)，識(shí)別不同區(qū)域與管理模式的生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程模型、遙感技術(shù)等手段，對(duì)不同類別的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行“時(shí)間序列”的碳源匯模擬（例如夏季的植被在夜晚多為碳排放，而白天則多為碳匯吸收）。所有結(jié)果在“出廠”前均附上數(shù)據(jù)指紋（來(lái)源、算法版本、不確定性），配套區(qū)域化標(biāo)定與MRV核查，讓第三方復(fù)算與審計(jì)有據(jù)可依。

棋盤(pán)用來(lái)把每個(gè)地理單元的“源”與“匯”擺上臺(tái)面、落子謀局。將碳源匯結(jié)果沉降到單元尺度后，我們進(jìn)一步從結(jié)構(gòu)-過(guò)程-功能-服務(wù)出發(fā)，疊加人居環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)與管理能力等維度，量化城市碳源匯的整體狀態(tài)與價(jià)值：一方面給出當(dāng)前排放的時(shí)空畫(huà)像；另一方面測(cè)算未來(lái)減排潛力與區(qū)域“碳中和”時(shí)間表。管理者可以在這塊“棋盤(pán)”上演練策略：對(duì)高排走廊優(yōu)化信號(hào)配時(shí)、對(duì)園區(qū)實(shí)施節(jié)能與余熱回收、把低效裸地改造成口袋公園……“黑白棋子”的布局隨情景變化而即時(shí)重排，同時(shí)把時(shí)間、費(fèi)用、政策約束放到同一張圖上對(duì)比，做到看得見(jiàn)路徑、算得清性價(jià)比、評(píng)得明成效。

城市交通溫室氣體排放走航監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件示意圖

（圖片來(lái)源：作者自制）

在武漢把研究變成公共服務(wù)：碳計(jì)量中心的意義

如何將實(shí)驗(yàn)室里的代碼、公式推廣應(yīng)用，使更多的城市管理者、企業(yè)和居民能夠用得上最新的成果呢？為此，我們與武漢市測(cè)繪研究院等單位攜手，在武漢共同建設(shè)湖北省自然資源武漢“碳計(jì)量中心”，把“底圖-核算-計(jì)量-核查-應(yīng)用”貫通起來(lái)。測(cè)繪團(tuán)隊(duì)在遙感技術(shù)、本底數(shù)據(jù)等方面具有深厚基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)豐富，生態(tài)環(huán)境研究中心則在方法學(xué)、模型構(gòu)建、參數(shù)庫(kù)與誤差管理上深耕多年，雙方像“導(dǎo)演”與“演員”，把實(shí)驗(yàn)室里的“劇本”制成城市可用的“劇情”。通過(guò)“數(shù)據(jù)庫(kù)+模型系統(tǒng)+可視化平臺(tái)”的建設(shè)，城市治理部門(mén)可以直接使用可信的碳底圖與分戶賬，企業(yè)可以據(jù)此完成合規(guī)盤(pán)查與項(xiàng)目改造，面向交易的確權(quán)與入庫(kù)也有了可追溯的量值依據(jù)。這一合作并不僅僅是一次項(xiàng)目，而是一種機(jī)制的嘗試：把“看不見(jiàn)的碳”變成“可導(dǎo)航的公共產(chǎn)品”。我們希望任何一位管理者、工程師或市民，都能在同一張地圖上看到“問(wèn)題在哪里、進(jìn)展到哪一步、成效有多大”，從而讓城市的低碳轉(zhuǎn)型像修路架橋一樣有路線、有時(shí)間表、有里程碑。

從核算到交易：把生態(tài)優(yōu)勢(shì)變成可計(jì)量的資產(chǎn)

當(dāng)一張“碳地圖”和一本“分戶賬本”穩(wěn)定運(yùn)行，減排與增匯就能從倡議變成資產(chǎn)。以自然資源碳匯為例，監(jiān)測(cè)、計(jì)量、核查、確權(quán)、入庫(kù)與交易環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。在這條鏈路里，我們重點(diǎn)提供計(jì)量方法學(xué)與證據(jù)鏈，確保量值可溯源、誤差可解釋、審計(jì)可通過(guò)。這意味著生態(tài)修復(fù)、城市綠化、濕地恢復(fù)等長(zhǎng)期投入，能逐步沉淀為可度量、可交易、可跟蹤的綠色資產(chǎn)，讓“綠水青山”真正擁有清晰的“賬面價(jià)值”。

公眾與我們的同頻：讓每一次小選擇“入賬可見(jiàn)”

計(jì)量的意義，還在于讓公眾看見(jiàn)自己的力量。少乘一次電梯、少開(kāi)一天車、少用一度電，根據(jù)導(dǎo)航紅綠燈倒計(jì)時(shí)調(diào)整開(kāi)車習(xí)慣，減少急剎急加速等行為，都會(huì)在各個(gè)碳排放賬戶上留下清晰的痕跡。我們希望用更直觀的可視化把這些“微小的改變”呈現(xiàn)出來(lái)——當(dāng)一個(gè)社區(qū)的用能曲線因居民的共同努力而下降，地圖會(huì)比任何口號(hào)更有說(shuō)服力。

我們針對(duì)道路上紅綠燈倒計(jì)時(shí)功能開(kāi)放前和開(kāi)放后，以濟(jì)南齊魯大道為例開(kāi)展碳排放研究。開(kāi)啟后，道路車輛行駛更加平順，整體碳排放減少了4.4%左右。若該措施推廣全國(guó)，簡(jiǎn)易估算將減少約8.55TgC碳排放，幾乎為全國(guó)灌木碳匯量的一半。

（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]）

幾個(gè)常見(jiàn)誤區(qū)

有人以為做到市級(jí)清單就足夠了，我們的經(jīng)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，治理在地塊，投資在項(xiàng)目，交易在資產(chǎn)，必須細(xì)化到目標(biāo)單元的尺度。城市是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，我們不能因?yàn)樗w排放高，就“一刀切”，而是需要精準(zhǔn)找到問(wèn)題，有針對(duì)性地解決問(wèn)題。

也有人以為只要降低碳排放就好，但是碳匯是解決“雙碳”的最后一公里，如果沒(méi)有吸收，那么減再多的排放，也是排放。只有增匯才是抵消排放的根本方法。

此外，與其追求復(fù)雜而高深的模型，我們更看重可信、可審與可復(fù)算，因?yàn)橹卫硇枰皽?zhǔn)確、高效和大家認(rèn)可，而不是過(guò)度復(fù)雜”。同時(shí)，遙感是“眼睛”不是“答案”，必須與地面數(shù)據(jù)和機(jī)理模型相互印證，而且這也不是一次性的工作，需要像年度體檢一樣需要持續(xù)復(fù)查與校正，讓“活賬”長(zhǎng)期保持新鮮。

因此，目前距離我們目標(biāo)仍有不少路要走，需要我們繼續(xù)努力！

結(jié)語(yǔ)：把低碳路徑畫(huà)在地圖上

我們的目標(biāo)是，把城市的“呼吸”量準(zhǔn)，把生態(tài)的“碳交換”算清，并把結(jié)果做成能用、好用、可驗(yàn)證的公共產(chǎn)品。當(dāng)“碳地圖”和“分賬戶”成為日常治理的基礎(chǔ)設(shè)施，綠色選擇就不再停留在口號(hào)里，而是有導(dǎo)航、有路標(biāo)、有里程碑的現(xiàn)實(shí)路徑。我們也期待與更多城市同頻共振，把“最短碳路徑”畫(huà)在地圖上，讓生態(tài)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢(shì)，使“綠水青山”不僅可感，更是可計(jì)量、可交易、可積累的共同財(cái)富。

參考文獻(xiàn)：

[1] Minghui Zhang, Di Liu et al., Assessment of urban traffic vehicle emissions reduction after integration of ‘traffic light countdown’ module in navigation. Environ. Res. Commun. 2025. (7) 031007