城市温室气体清单的不确定性分析.pdf
* 张 晓 梅, 山 西 大 学 经 济 与 管 理 学 院 , 山 西 大 学 绿 色 发 展 研 究 中 心 , 邮 政 编 码 030006 , 电 子 信 箱 zxiao ⁃ ; 庄 贵 阳, 中 国 社 会 科 学 院 城 市 发 展 与 环 境 研 究 所 , 邮 政 编 码 100028 , 电 子 信 箱 zhuang_gyali ⁃ ; 刘杰, 陕西师范大学国际商学院, 邮政编码 710062, 电子信箱 liujie_ 。 本 文 系 国 家 社 会 科 学 基 金 重 大 项 目 “ 我 国 低 碳 城 市 建 设 评 价 指 标 体 系 研 究 ” (15ZDA055 ) 的 阶 段 性 成 果 。 感 谢匿名审稿人的宝贵意见 , 文责自负。 城市温室气体清单的不确定性分析 张晓梅 庄贵阳 刘 杰 * 摘 要 不 确 定 性 分 析 是 一 个 完 整 城 市 温 室 气 体 清 单 的 重 要 基 本 组 成 之 一 。 本 文 应 用 城 市 温 室 气 体 核 算 工 具 指 南 计 算 了 2010 年 吉 林 市 温 室 气 体 排 放 清 单 , 并 以 其 为 例 利 用 误 差 传 递 方 法 和 蒙 特 卡 洛 方 法 开 展 区 域 层 面 上 城 市 尺 度 的 温 室 气 体 排 放 清 单 的 不 确 定 性 分 析 。 研 究 结 果 表 明 , 误 差 传 递 方 法 与 蒙 特 卡 洛 模 拟 不 确 定 性 分 析 结 果 存 在 显 著 差 异 性 , 蒙 特 卡 洛 模 拟 结 果 中 烟 煤 排 放 因 子 和 烟 煤 活 动 水 平 数 据 对 总 的 温 室 气 体 排 放 不 确 定 性 相 对 贡 献 最 大 。 为 了 促 进 城 市 温 室 气 体 清 单 在 减 排 活 动 中 发 挥 更 大 的 作 用 , 减 少 城 市 温 室 气 体 清 单 不 确 定 性 需 要 注 意 以 下 几 个 方 面 加 强 完 善 城 市 温 室 气 体 清 单 不 确 定 性 分 析 标 准 及 评 价 研 究 ; 发 挥 信 息 技 术 支 撑 基 础 作 用 , 提 高 城 市 能 源 及 温 室 气 体 排 放 数 据 统 计 工 作 质 量 ; 在 城 市 尺 度 上 将 地 面 测 量 、 卫 星 遥 感 观 测 数 据 和 大 气 模 拟 分 析 模 型 相 结 合 , 在 更 广 泛 的 系 统 里 对 温 室 气体数据进行衡量和互相验证 , 提高不确定性分析水平 。 关键词 城市温室气体清单 ; 不确定性 ; 误差传递方法 ; 蒙特卡洛方法 一 、 引言 随 着 人 口 的 不 断 增 加 和 城 市 规 模 的 不 断 增 长 , 城 市 成 为 世 界 范 围 内 能 源 消 耗 和 温 室 气 体 排 放 的 重 点 区 域 。 根 据 联 合 国 经 济 和 社 会 事 务 部2014 年 的 最 新 数 据 , 当 今 世 界 超 过50 的 人 口 居 住 在 城 镇 地 区 , 到2050 年 城 镇 人 口 将 再 增 加25 亿UnitedNations , 2014 。 城 市 为 人 类 居 住 提 供 各 种 服 务 的 同 时 也 排 放 了 对 环 境 影 响 巨 大 的 温 室 气 体 。 城 市 消 耗 了6776 的 能 源 , 排 放 了7176 温 室 气 体 (IPCC , 2013 ) 。 在 应 对 气 候 变 化 和 发 展 低 碳 经 济 的 问 题 上 , 低 DOI10.19511/ki.jee.2018.01.002 张晓梅 庄贵阳 刘 杰 城市温室气体清单的不确定性分析 82018 年第 1 期 碳 城 市 成 为 世 界 各 国 降 低 资 源 能 源 消 耗 、 转 变 传 统 发 展 模 式 、 谋 求 城 市 新 兴 竞 争 力 的 着 力 点 。 科 学 准 确 评 估 城 市 排 放 是 识 别 排 放 源 、 科 学 有 效 开 展 城 市 低 碳 工 作 的 基 础 和 前 提 , 也 是 制 定 有 效 的 城 市 可 持 续 发 展 方 案 的 重 要 基 础 和 依 据 。 在 国 家 低 碳 发 展 的 政 策 背 景 下 , 中 国 越 来 越 多 的 城 市 已 经 开 展 了 清 单 编 制 工 作 。 三 批 国 家 低 碳 试 点 的 全 部81 个 城 市 已 经 完 成 或 正 在 编 制 城 市 温 室 气 体 清 单 , 其 他 一 些 非 试 点 地 区 也 在 积 极 探 索 清 单 编 制 工 作 。 虽 然 城 市 温 室 气 体 清 单 编 制 在 实 践 层 面 上 已 经 广 泛 展 开 , 但 是 城 市 温 室 气 体 清 单 仍 然 存 在 较 大 的 不 确 定 性, 清单结果还不能对低碳发展的具体行动和措施提供有效支撑和保障 。 不 确 定 性 分 析 是 一 个 完 整 温 室 气 体 清 单 的 基 本 组 成 之 一 。 虽 然 “ 京 都 议 定 书 ” 和IPCC 系 列 指 南 提 供 了 清 单 核 算 以 及 不 确 定 性 分 析 的 基 本 方 法 和 参 数 、 明 确 了 温 室 气 体 核 算 评 估 中 不 确 定 性 分 析 的 重 要 性 并 尽 可 能 地 降 低 不 确 定 性 , 但 是 只 有 少 数 国 家 提 交 了 全 面 的 不 确 定 性 分 析 报 告 。 国 际 应 用 系 统 分 析 研 究 所 (IIASA ) 联 合 其 他 研 究 机 构 先 后 于2004 年9 月 在 波 兰 华 沙 、 2007 年9 月 在 奥 地 利 拉 克 森 堡 、 2010 年 在 乌 克 兰 、 2015 年 在 波 兰 克 拉 科 夫 举 行 了 四 次 以 温 室 气 体 核 算 不 确 定 性 为 主 题 的 研 讨 会 , 讨 论 了 温 室 气 体 清 单 不 确 定 性 分 析 的 重 要 性 、 主 要 难 点 以 及 关 键 问 题 。 城 市 是 复 杂 开 放 的 系 统 , 对 于 城 市 温 室 气 体 清 单 进 行 不 确 定 性 分 析 的 研 究 和 实 践 尚 未 充 分 展 开 , 本 文 采 用 城 市 温 室 气 体 核 算 工 具 2.0 (WRI , 2015 ) 城 市 清 单 编 制 方 法 , 计 算2010 年 吉 林 市 温 室 气 体 清 单 , 采 用 误 差 传 递 方 法 和 蒙 特 卡 洛 方 法 对 清 单 的 不 确 定 性 进 行 分 析 。 通 过 分 析 温 室 气 体 清 单 和 不 确 定 性 的 结 果 , 讨 论 了 温 室 气 体 清 单 不 确 定 性 分 析 的 趋势以及对于改进温室气体清单编制的借鉴意义 。 二、 温室气体清单估算方法 城 市 发 展 带 来 了 繁 荣 , 同 时 也 消 耗 了 大 量 的 能 源 和 资 源 , 已 经 成 为 重 要 的 温 室 气 体 排 放 源 。 虽 然 国 际 气 候 谈 判 进 展 缓 慢 , 但 是 城 市 之 间 以 某 种 代 替 国 家 之 间 正 式 谈 判 的 区 域 性 减 排 行 动 近 年 来 不 断 发 展 , 在 全 球 应 对 气 候 变 化 行 动 中 发 挥 了 越 来 越 重 要 的 作 用 。 这 些 城 市 区 域 的 减 排 活 动 极 大 地 推 动 了 城 市 温 室 气 体 核 算 工 作 的 进 展 。 城 市 温 室 气 体 清 单 核 算 最 早 采 用 国 家 清 单 方 法 , 后 来 逐 渐 使 用 针 对 城 市 特 点 开 发 的 工 具 。 同 宏 观 水 平 相 比 , 城 市 层 面 上 的 统 计 数 据 更 加 不 完 善 , 所 以 城 市 温 室 气 体 核 算 多 数 采 用 适 合 城 市 特 点 的 温 室 气 体 清 单 编 制 方 法 体 系 ( 陈 操 操 等 , 2010 ; 蔡 博 峰 , 2011; 袁 晓 辉 、 顾 朝 林 , 2011 ; 蔡 博 峰 , 2012 ; 白 卫 国 等 , 2013 ) 。 城 市 温 室 气 体 核 算 可 以 采 用 自 下 而 上 地 从 地 面 测 量 获 得 清 单 编 制 统 计 数 据 和 使 用 大 气 或 遥 感 监 测 自 上 而 下 获 得 清 单 编 制 数 据 两 种 方 式 。 自 下 而 上 核 算 有 利 于 追 溯 确 定 排 放 源 主 体 的 排 放 责 任 , 但 清 单 结 果 及 其 在 减 排 活 动 中 的 应 用 受 不 同 城 市 能 源 及 温 室 气 体 基 础 数 据 差 异 情 况 影 响 较 大 。 使 用 遥 感 监 测 自 上 而 下 的 方 法 可 以 获 得 更 广 泛 范 围 的 温 室 气 体 排 放 数 据 , 但 目 前 仍 然 缺 乏 详 细 阐 述 的 理 论 和 实 践 标 准 准 则 , 难 以 进 行 可 靠 和 全 面 的 不 确 定 性 评 估 。 虽 然 随 9着 科 学 技 术 的 不 断 发 展 , 使 用 遥 感 监 测 获 得 空 间 清 单 有 了 很 大 进 展 , 但 是 通 过 自 下 而 上 的 清 单 核 算 框 架 下 有 利 于 追 溯 确 定 排 放 源 主 体 的 排 放 责 任 , 仍 然 是 城 市 温 室 气 体 清 单 编 制 的 主 要 方式 。 目 前 国 际 上 城 市 自 上 而 下 温 室 气 体 清 单 编 制 方 法 标 准 体 系 主 要 包 括C40 城 市 气 候 领 导 联 盟 、 国 际 地 方 环 境 理 事 会 、 世 界 资 源 研 究 所 (GPC , 2014 ) , 以 及 联 合 国 环 境 规 划 署 、 联 合 国 人 居 署 及 世 界 银 行 (UNEP , 2010 ) 、 英 国 标 准 协 会 (BSI , 2013 ) 等 国 际 机 构 联 合 发 布 的 城 市 温 室 气 体 排 放 测 算 国 际 标 准 等 。 同 国 家 相 比 , 城 市 以 外 运 入 的 主 要 物 质 跨 边 界 活 动 及 相 关 间 接 排 放 较 多 , 关 于 如 何 划 分 和 界 定 这 部 分 排 放 有 很 多 种 分 类 , 其 中 以WRI ( 世 界 资 源 研 究 院 ) 的 分 类 界 定 最 被 广 泛 认 同 。WRI 将 城 市 层 次 上 的 温 室 气 体 排 放 分 为 范 围1 、 范 围2 和 范 围3 排 放 。 范 围1 是 排 放 源 位 于 城 市 行 政 辖 区 内 的 排 放 , 范 围2 是 城 市 内 部 使 用 电 力 、 热 力 、 蒸 汽 或 制 冷 能 源 而 导 致 的 间 接 排 放 。 范 围3 是 由 城 市 内 部 其 他 活 动 导 致 的 间 接 排 放 , 其 中 范 围3 的 核 算 最 为复杂且缺乏统一的标准 。温室气体核算的基本计算公式 E i å i 1 n A i ´F i (1 ) 活动 水平 数据 A i 与排 放因 子 F i 是计 算温 室气 体排 放的 两大 要素 。 活动 水平 数据 可以 分 为 统 计 数 据 、 部 门 数 据 、 调 研 数 据 和 估 算 数 据 。 按 照 反 映 当 地 排 放 特 点 的 准 确 程 度 由 高 到 低 划分 , 排放因子优先顺序依次为区域排放因子 、 国家排放因子和IPCC 排放因子 。 2010 年 吉 林 市 温 室 气 体 清 单 边 界 按 照 城 市 行 政 管 辖 区 界 定 , 城 市 行 政 管 辖 区 责 、 权 、 利 较 为 清 晰 , 有 利 于 按 照 省 级 下 达 “ 十 二 五 ” 控 制 温 室 气 体 排 放 目 标 完 成 减 排 任 务 。 从 数 据 可 得 性 和 方 法 可 操 作 角 度 出 发 , 按 照WRI 、 中 国 社 会 科 学 院 城 市 发 展 与 环 境 研 究 所 (IUE ) 、 世 界 自 然 基 金 会 (WWF ) 和 可 持 续 发 展 社 区 协 会 (ISC ) 共 同 针 对 中 国 城 市 开 发 的 城 市 温 室 气 体 核 算 工 具指南 (WRI 等,2015 ) 清单编制方法对吉林市范围1 和范围2 温室气体排放进行核算 。 三 、 不确定性量化方法 虽 然 不 同 尺 度 上 温 室 气 体 核 算 工 具 和 方 法 研 究 取 得 了 很 大 进 展 , 但 目 前 尚 缺 乏 城 市 等 区 域 尺 度 上 的 温 室 气 体 清 单 不 确 定 性 分 析 指 南 或 标 准 。2014 年 由WRI 、 C40 、 ICLEI ( 国 际 地 方 环 境 行 动 理 事 会 ) 共 同 发 布 的 最 新 城 市 温 室 气 体 排 放 核 算 和 报 告 通 用 标 准 城 市 温 室 气 体 核 算 国 际 标 准 中 仍 然 采 用IPCC 系 列 指 南 推 荐 的 方 法 评 估 城 市 温 室 气 体 清 单 不 确 定 性 (GPC , 2014 。 由 于 数 据 质 量 和 评 估 方 法 的 不 完 整 、 不 清 晰 或 有 错 误 , 清 单 编 制 会 产 生 不 确 定 性 。 温 室 气 体 清 单 核 算 过 程 中 的 不 确 定 性 , 包 括 由 于 排 放 源 和 排 放 因 子 引 起 的 不 确 定 性 , 以 及 影 响 清 单 结 果 的 其 它 因 素 (IPCC , 2017 ; Penmanetal. , 2003 ) 。 这 些 不 确 定 性 产 生 的 重 要 原 因 包 括 现 有 科 学 认 知 的 不 足 造 成 定 义 和 分 类 以 及 简 化 估 计 模 型 的 错 误 、 核 算 系 统 的 复 杂 性 造 成 时 间 张晓梅 庄贵阳 刘 杰 城市温室气体清单的不确定性分析 102018 年第 1 期 及 空 间 范 围 要 求 下 的 可 用 数 据 不 足 、 数 据 测 量 的 精 度 不 够 、 样 本 点 选 取 错 误 以 及 其 他 原 因 (Shvidenkoetal. , 2010 ) 。IPCC 发 布 的 一 系 列 清 单 指 南 为 各 国 提 供 了 标 准 化 的 温 室 气 体 编 制 、 不 确 定 性 分 析 方 法 和 格 式 , 同 时 也 提 供 了 尽 可 能 降 低 不 确 定 性 的 优 良 作 法 指 南 列 表 时 间 (IPCC , 1996 ; IPCC , 2001; IPCC , 2007 ) 。 国 家 温 室 气 体 清 单 优 良 作 法 指 南 和 不 确 定 性 管 理 (IPCC , 2001 ) 以 及 2006 年IPCC 国 家 温 室 气 体 清 单 指 南 (IPCC , 2007 ) 介 绍 了 量 化 不 确 定 性 的 方 法 , 包 括 数 据 和 信 息 来 源 、 量 化 不 确 定 的 技 术 和 合 并 不 确 定 性 的 方 法 。 按 部 门 划 分 的 清 单 方 法 学 也 给 出 了 各 大 类 部 门 的 不 确 定 性 分 析 指 南 。 不 同 类 别 的 活 动 水 平 数 据 、 排 放 因 子 根 据 量 化 不 确 定 的 技 术 分 析 以 后 , 可 以 合 并 以 提 供 清 单 总 排 放 的 不 确 定 性 估 算 以 及 总 清 单 随 时 间 变 化 的 不 确 定 性 。 合 并 清 单 不 确 定 的 方 法 主 要 包 括 误 差 传 递 方 法 ( 方 法1 ) 和 蒙 特 卡 洛 模 拟 ( 方法2 ) 两种 。 误差传递方法合并清单不确定性主要应用加减运算和乘除运算两个误差传递公式 (1 ) 当 某 一 估 计 值 为n 个 估 计 值 之 和 或 差 , 不 确 定 量 由 加 法 或 减 法 公 式 合 并 时 , 总 和 的 不 确 定 性 即 标 准 偏 差 为 各 个 相 加 量 的 标 准 偏 差 的 平 方 之 和 的 平 方 根 , 其 中 标 准 偏 差 均 以 绝 对 值 表示 。 U c U s1 μ s1 2 U s2 μ s2 2 U s n μ s n 2 | | μ s1 μ s2 μ s n (2 ) 上式中 U c ,U s1 U s n 为不同估计值的不确定性 , μ s1 μ s n 为n 个相加减的估计值 。 (2 ) 当 某 一 估 计 值 为n 个 估 计 值 之 积 , 不 确 定 量 由 乘 法 公 式 合 并 时 , 总 和 的 不 确 定 性 即 标 准 偏 差 是 相 加 量 的 标 准 偏 差 的 平 方 之 和 的 平 方 根 , 其 中 标 准 偏 差 均 以 变 量 系 数 ( 即 标 准 偏 差 和合适的均值的比率 ) 表示 。 U c U s1 2 U s2 2 U s n 2 (3 ) 上式中 U c , U s1 U s n 为不同估计值的不确定性 。 根 据 蒙 特 卡 洛 模 拟 方 法 合 并 清 单 不 确 定 性 的 主 要 计 算 原 理 和 步 骤 为 (1 ) 确 定 不 同 部 门 活 动 水 平 、 排 放 因 子 和 其 他 估 算 参 数 的 概 率 分 布 ; (2 ) 根 据 清 单 计 算 方 法 计 算 各 类 别 相 应 的 排 放 值 ; (3 ) 重 复 模 拟 获 得 不 同 类 别 或 整 个 清 单 排 放 量 的 概 率 分 布 , 从 而 获 得 相 应 不 确 定 性 分 析 统计值 。 误 差 传 递 方 法 操 作 简 单 , 但 蒙 特 卡 洛 模 拟 分 析 可 以 处 理 的 不 确 定 性 的 范 围 更 广 , 该 方 法 可 以 将 不 确 定 性 与 任 何 概 率 分 布 范 围 相 结 合 (WiniwarterMuik , 2010 ) 。 早 期 的 国 家 温 室 气 体 清 单 主 要 使 用 误 差 传 递 方 法 来 计 算 合 并 不 确 定 性 。 随 着 计 算 机 技 术 的 发 展 , 蒙 特 卡 洛 模 拟 方 法 的 操 作 逐 渐 简 单 可 行 , 很 多 研 究 和 实 践 开 始 同 时 使 用 两 种 方 法 进 行 计 算 (Winiwarter Rypdal , 2001 ; Monnietal. , 2004 ) 。2014 年 国 际 地 方 环 境 行 动 理 事 会 (ICLEI ) 等 机 构 共 同 发 布 11了 最 新 城 市 温 室 气 体 排 放 核 算 和 报 告 通 用 标 准 , 城 市 温 室 气 体 核 算 国 际 标 准 中 仍 然 采 用 IPCC 系 列 指 南 推 荐 的 方 法 评 估 城 市 温 室 气 体 清 单 不 确 定 性 。 本 文 采 用 误 差 传 递 方 法 和 蒙 特 卡洛模拟两种方法对2010 年吉林市温 室气体清单进行分析和比较 。 四、 案例分析 ( 一 ) 数据来源 2012 年 吉 林 市 被 确 定 为 第 二 批 国 家 低 碳 试 点 城 市 之 一 , 编 制 温 室 气 体 清 单 是 开 展 低 碳 试 点 的 重 要 基 础 性 工 作 。 活 动 水 平 数 据 和 排 放 因 子 数 据 来 源 城 市 温 室 气 体 核 算 工 具 指 南 (WRI 等,2015 ) 、 中 国 温 室 气 体 清 单 研 究 ( 国 家 气 候 变 化 对 策 协 调 小 组 办 公 室 、 国 家 发 展 和 改 革 委 员 会 能 源 研 究 所 , 2007 ) 、 中 国 能 源 统 计 年 鉴 吉 林 统 计 年 鉴2011 吉 林 市 社 会 经 济 统 计 年 鉴2011 吉 林 省2010 年 省 级 温 室 气 体 清 单 报 告 等 相 关 统 计 资 料 、 政 府 规 划 文 件 和 各 行 业 统 计 年 鉴 、 行 业 专 家 咨 询 及 相 关 调 研 数 据 等 。 各 部 门 中 排 放 因 子 相 关 参 数 都 优 先 选 取 东 北地区特定参数 。 不 确 定 性 参 数 及 概 率 分 布 来 源 活 动 水 平 数 据 中 来 自 年 鉴 的 统 计 数 据 不 确 定 性 取5 , 来 自 部 门 调 研 数 据 不 确 定 性 取10 , 来 自 专 家 估 算 的 数 据 不 确 定 性 取15 。 活 动 水 平 数 据 和 排 放 因 子 的 不 确 定 性 参 数 值 确 定 主 要 参 考 IPCC 国 家 温 室 气 体 清 单 优 良 作 法 指 南 和 不 确 定 性 管 理 (IPCC , 2000 ) 、 低 碳 发 展 及 省 级 温 室 气 体 清 单 培 训 教 材 ( 国 家 应 对 气 候 变 化 战 略 研 究 和 国 际 合 作 中 心 , 2013 ) 方 法 、 行 业 专 家 咨 询 及 相 关 文 献 调 研 数 据 等 。 不 确 定 性 参 数 的 概 率 分 布 主 要 来 自 文 献 调 研 (Winiwarter Rypdal , 2001 ; Monni et al. , 2004 ; Ramírez et al. , 2008 ) , 通 常 情 况 下 不 确 定 性 范 围 小 于±60 通 常 认 为 是 正 态 分 布 , 如 能 源 活 动 部 门 中 的 化 石 燃 料 燃 烧 部 分 。 在 高 水 平 不 确 定 性 的 情 况 下 , 分 布 可 以 是 对 数 正 态 分 布 、 伽 玛 分 布 或 者 三 角 分 布 等 。 对 数 正 态 分 布 是 指 对 数 为 正 态 分 布 的 任 意 随 机 变 量 的 概 率 分 布 , 如 能 源 活 动 部 门 中 生 物 质 燃 烧 部 分 。 伽 马 分 布 是 指 多 个 独 立 且 相 同 分 布 指 数 的 分 布 变 量 和 的 分 布 。 三 角 分 布 适 用 于 随 机 变 量 可 能 的 结 果 及 取 值 区 间 已 知 但 概 率 分 布 未 知 的 情 况 , 如 农 业 活 动 中 的 农 用 地 排 放 部 分, 具体见表1。 ( 二 ) 结果与分析 1. 温室气体清单 根 据 活 动 水 平 与 排 放 因 子 数 据 计 算 得 出 吉 林 市2010 年 温 室 气 体 清 单 能 源 活 动 、 工 业 生 产 过 程 、 农 业 活 动 、 土 地 利 用 变 化 、 林 业 和 废 弃 物 处 理 五 个 重 点 领 域 排 放 量 , 见 表2。 吉 林 市 2010 年 不 包 括 土 地 利 用 变 化 与 林 业 的 温 室 气 体 排 放 总 量 为4979.77 万 吨CO2e , 其 中 能 源 活 动 占 排 放 量 最 高 , 其 次 是 工 业 生 产 过 程 和 农 业 活 动 , 废 弃 物 部 门 排 放 量 最 低 。 这 种 差 异 与 吉 林 张晓梅 庄贵阳 刘 杰 城市温室气体清单的不确定性分析 122018 年第 1 期 表 1 排放关键参数不确定度及概率分布 活动部门 能源活动 工业生产 过程 农业活动 土地 利用变化 与林业 废弃物处 理 温室气体 CO 2 CH 4 N 2 O CH 4 N 2 O CH 4 CH 4 CO 2 CO 2 CO 2 N 2 O PFCs HFCs SF 6 CH 4 N 2 O N 2 O CH 4 CH 4 N 2 O CO 2 CH 4 CO 2 CH 4 CH 4 N 2 O 相关参数 1 . 化石燃料燃烧 固体燃料 液体燃料 气体燃料 2 . 生物质燃烧 秸秆燃烧甲烷排放 秸秆燃烧氧化亚氮排放 薪柴燃烧甲烷排放 薪柴燃烧氧化亚氮排放 3 . 煤炭开采逃逸 地方国有 乡镇 ( 含个体 4 . 油气系统逃逸 天然气系统 1 . 水泥生产过程 2 . 石灰生产过程 3 . 钢铁生产过程 石灰石消耗 白云石消耗 生铁含碳量 粗钢含碳量 4 . 硝酸生产过程 常压法 5 . 半导体生产过程 四氟化碳使用 三氟甲烷使用 六氟化硫使用 1 . 稻田排放 2 . 农用地 直接排放 间接排放 3 . 动物肠道发酵 4 . 动物粪便管理系统 甲烷排放 氧化亚氮排放 1 . 森林和其他木质生物质碳储量变化 本省区活立木蓄积量年生长率 本省区乔木林 BEF 加权平均值 经济林 ( 或灌木林 ) 平均单位面积生物量 本省区乔木林 SVD 加权平均值 活立木消耗率 1 . 固体废弃物 固体废弃物填埋处理 DOC ( 指可降解有机碳 ) DOCF ( 指可分解的 DOC 比例 ) F ( 指垃圾填埋气体中的甲烷比例 ) 废弃物焚烧处理 废弃物中的碳含量比例 废弃物中的矿物碳在碳总量中比例 废弃物中焚烧炉的燃烧效率 2 . 生活废水处理甲烷排放 甲烷修正因子 排放因子 甲烷最大产生能力 3 . 工业废水处理甲烷排放 甲烷最大产生能力 甲烷修正因子 4 . 废水处理氧化亚氮排放 蛋白质含氮量 不确定度 0 . 07 0 . 05 0 . 05 2 2 . 75 2 2 . 75 0 . 6002 0 . 7501 0 . 08 0 . 02 0 . 142 0 . 225 0 . 225 0 . 05 0 . 05 0 . 1 0 . 02 0 . 012 0 . 01 0 . 35 最大值 最小值 0 . 0258 0 . 0021 0 . 01 0 . 002 0 . 3 0 . 3 0 . 3 0 . 1251 0 . 106 0 . 1251 0 . 106 0 . 1251 0 . 2 0 . 2 0 . 05 0 . 13 0 . 1 0 . 05 0 . 05 0 . 05 0 . 3 0 . 3 0 . 15 0 . 3 概率分布 正态分布 正态分布 正态分布 对数正态分布 对数正态分布 对数正态分布 对数正态分布 对数正态分布 对数正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 三角分布 三角分布 三角分布 三角分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 正态分布 13市 的 工 业 结 构 紧 密 对 应 , 作 为 典 型 的 东 北 老 工 业 基 地 , 第 二 产 业 比 重 高 是 影 响 区 域 能 源 活 动 排 放 量 的 重 要 因 素 。2010 年 吉 林 市 国 内 生 产 总 值 为1800.64 亿 元 , 人 口434 万 人 ( 年 底 ) , 不 包 括 土 地 利 用 变 化 与 林 业 , 单 位GDP 二 氧 化 碳 排 放 为2.77 吨CO2e/ 万 元 , 人 均 温 室 气 体 排 放 为 11.47 吨CO2e/ 人 , 见表3 。 表 2 2010 年吉林市温室气体排放总量 ( 单位 万吨 CO 2 e ) 部门 能源活动 工业生产过程 农业活动 土地利用变化与林业 废弃物处理 温室气体排放总计 包括土地利用变化与林业 4118 . 33 415 . 16 412 . 12 - 357 . 02 34 . 16 4622 . 75 不包括土地利用变化与林业 4118 . 33 415 . 16 412 . 12 34 . 16 4979 . 77 表 3 关键性温室气体指标 指标 单位 GDP 二氧化碳排放 ( 吨 CO 2 e/ 万元 ) 人均温室气体排放 ( 吨 CO 2 e/ 人 ) 包括土地利用变化与林业 2 . 57 10 . 65 不包括土地利用变化与林业 2 . 77 11 . 47 2. 温室气体清 单不确定性分析 不 同 部 门 的 排 放 量 均 存 在 一 定 不 确 定 性 , 根 据 误 差 传 递 方 法 的 不 确 定 性 分 析 结 果 见 表4 , 蒙 特 卡 洛 模 拟 方 法 的 不 确 定 性 分 析 结 果 见 表5 、 表6 和 图1 。 土 地 利 用 变 化 和 林 业 活 动 同 能 源 活 动 、 工 业 生 产 过 程 等 部 门 产 生 的 碳 排 放 的 过 程 和 机 理 有 显 著 的 差 异 , 温 室 气 体 核 算 结 果 不 确 定 性 水 平 高 。 因 此 本 文 重 点 分 析 不 包 括 土 地 利 用 变 化 与 林 业 的 温 室 气 体 排 放 及 其 不 确 定 性 。 蒙 特 卡 洛 模 拟 根 据 表1 提 供 的 不 确 定 性 参 数 范 围 及 分 布 使 用 蒙 特 卡 洛 分 析 (5000 次 重 复 ) 进行计 算 。 通常选 择置信 区间范 围在9599.73 之间 , 本文选 取95 的置信 区间的 下限 和 上 限 范 围 。 总 体 上 看 , 不 包 括 土 地 利 用 变 化 与 林 业 排 放 的 情 况 下 , 误 差 传 递 方 法 的 不 确 定 性 分 析 结 果 为11.21 , 蒙 特 卡 洛 模 拟 不 确 定 性 分 析 结 果4.59 。 采 用 蒙 特 卡 洛 模 拟 分 析 国 家 清 单 的 不 确 定 性 结 果 芬 兰 为-56 (Monni et al. , 2004 ) 、 奥 地 利 为±8.9 (Winiwarte Ryp ⁃ da , 2001 ) 、 荷 兰 在4.15.4 (Ramírezetal.,2008 ) 。 城 市 尺 度 与 国 家 尺 度 清 单 不 确 定 性 范 围 具 有 一 定 可 比 性 。 主 要 原 因 是 国 家 和 城 市 温 室 气 体 计 量 框 架 、 不 确 定 性 分 析 框 架 与 使 用 的 统 计 数 据 口 径 获 取 方 式 较 为 统 一 。 两 种 方 法 中 存 在 较 大 不 确 定 性 的 部 门 如 农 业 活 动 、 废 弃 物 处 理和土地利用变化与林业由于排放量相对较小 , 影响了其对总体排 放量不确定性的贡献 。 表 4 误差传递方法 不确定性分析结果 能源活动 工业生产过程 农业活动 土地利用变化与林业 废弃物处理 合计值 包括土地利用变化与林业 不确定性 ( ) 13 . 01 4 . 63 37 . 86 11 . 67 19 . 18 引入总排放的不确定性 ( ) 10 . 04 0 . 36 2 . 92 0 . 78 0 . 12 10 . 49 不包括土地利用变化与林业 引入总排放的不确定性 ( ) 10 . 76 0 . 39 3 . 13 0 . 13 11 . 21 张晓梅 庄贵阳 刘 杰 城市温室气体清单的不确定性分析 142018 年第 1 期 表 5 蒙特卡洛模拟方法不确定性分析结果 ( 单位 ) 能源活动 工业生产过程 农业活动 土地利用变化与林业 废弃物处理 温室气体总排放 包括土地利用变化与林业 5 . 33 4 . 66 14 . 77 - 37 . 54 20 . 76 5 . 69 不包括土地利用变化与林业 5 . 29 4 . 65 15 . 24 20 . 65 4 . 59 表 6 蒙特卡洛模拟分析方法描述 性统计结果 统计值 平均值 标准偏差 偏斜度 峰度 变异系数 最小值 最大值 能源活动 4115 . 21 220 . 27 0 . 05 2 . 80 0 . 05 3335 . 64 4841 . 17 工业生产过程 415 . 13 19 . 47 0 . 00 2 . 89 0 . 05 353 . 71 478 . 58 农业 453 . 53 68 . 83 0 . 17 3 . 00 0 . 15 195 . 50 715 . 38 土地利用变化与林业 - 357 . 01 134 . 88 - 0 . 19 3 . 12 - 0 . 38 - 919 . 57 168 . 08 废弃物处理 34 . 25 7 . 19 0 . 05 2 . 96 0 . 21 11 . 22 60 . 35 总计 4661 . 11 267 . 99 0 . 00 2 . 99 0 . 06 3648 . 45 5615 . 94 非奶牛农户散养肠道发酵排放因子 烟煤燃烧排放因子 烟煤活动水平数据 本省区活立木蓄积量年生长率 本省区乔木林BEF 加权平均值 褐煤活动水平数据 褐煤燃烧排放因子 36.50 19.70 5.80 2.90 0.30 -12.40 -7.10 -20.00 0.00 20.00 40.00 图 1 不同排放关键参 数对 不确定性的相对贡献 分 部 门 看 , 能 源 活 动 部 门 中 化 石 燃 料 燃 烧 的 燃 料 数 量 为 该 品 种 能 源 终 端 消 费 量 加 上 能 源 加 工 转 换 环 节 中 的 火 力 发 电 和 供 热 环 节 的 消 耗 量 减 去 工 业 生 产 中 用 作 原 料 和 材 料 的 部 分 , 包 括 电 力 调 出 的 化 石 燃 料 燃 烧 引 起 的 排 放 , 吉 林 市 温 室 气 体 清 单 核 算 边 界 为 范 围1 与 范 围2 ; 能 源 活 动 两 种 方 法 中 不 确 定 性 分 别 为10.76 、 5.29 。 其 中 能 源 活 动 部 门 化 石 燃 料 燃 烧 不 确 定 估 计 按 燃 料 类 型 划 分 而 非 按 部 门 划 分 , 因 为 按 燃 料 类 型 划 分 的 不 确 定 性 参 数 水 平 小 于 按 部 门 划 分 的 水 平 (Monnietal.,2004 ) 。 生 物 质 属 于 非 商 品 能 源 , 活 动 水 平 统 计 难 度 较 大 , 相 对 于 矿 物 燃 料 活 动 水 平 来 说 生 物 质 燃 料 活 动 水 平 数 据 不 确 定 性 也 较 大 ; 工 业 生 产 过 程 数 据 中 水 泥 、 钢 铁 、 硝 15酸 、 半 导 体 行 业 企 业 数 据 根 据 统 计 年 鉴 和 部 门 调 研 数 据 核 算 的 是 规 模 以 上 企 业 , 规 模 以 下 的 中 小 型 企 业 可 能 产 生 零 散 的 排 放 , 石 灰 主 要 由 小 规 模 企 业 生 产 且 活 动 水 平 数 据 不 确 定 性 高 , 因 而 难 以 统 计 , 但 工 业 生 产 过 程 不 确 定 性