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背景介紹
人類活動產(chǎn)生二氧化碳的主要來源是化石燃料的燃燒，在2010-2019年的十年中，約占全球二氧化碳排放量的86%。據(jù)估計，70%以上的CO2排放來自城市化和工業(yè)化地區(qū)。但排放清單自下向上的估計所給出的區(qū)域分布和排放部門劃分仍存在較大的不確定性。因此，在過去的幾年里，人們對通過大氣自上而下的方法來驗證城市中心及其相關(guān)工業(yè)設(shè)施的二氧化碳排放越來越感興趣。這種方法結(jié)合了大氣測量和大氣傳輸模型。城市的二氧化碳排放要么在城市上空形成一個城市二氧化碳穹頂，要么在城市的下風(fēng)處形成一層羽流。當(dāng)周邊地區(qū)沒有受到城市羽流的影響時(因此被定義為背景濃度)，二氧化碳濃度比周邊地區(qū)高出百萬分之幾至幾十萬分之幾。這些項目還通過使用自上而下的方法，對區(qū)域自下而上的二氧化碳排放清單進行了獨立評估。
如今，全球一半以上的人口都住在城市，城市化進程預(yù)計將在未來幾十年快速增長。如果不努力減少排放，將會增加城市及其工業(yè)設(shè)施對全球人為二氧化碳排放量。只有減緩排放、碳儲存和綠色技術(shù)的決策才能減少人為二氧化碳排放，特別是在構(gòu)成城市和工業(yè)的二氧化碳排放熱點的區(qū)域氣候計劃框架內(nèi)。但要確定有效的區(qū)域路徑，首先需要降低人類活動區(qū)域排放估算的不確定性。世界上有些地區(qū)更容易受到氣候風(fēng)險的影響變化，如地中海盆地。此外，城市中心暴露在更高的溫度下由于城市炎熱，城市周邊和農(nóng)村或海洋環(huán)境島嶼效應(yīng)，這使得城市化更容易受到氣候變化風(fēng)險影響的地區(qū)。SUD普羅旺斯-阿爾卑斯-蔚藍海岸（SUD-PACA）地區(qū)法國就很容易受到氣候變化的影響，城市化程度也很高。特別是，該地區(qū)包括普羅旺斯艾克斯-馬賽大都市（180萬居民），位于地中海西北海岸。這個大都市是法國僅次于巴黎的特大城市，占法國人口的37%SUD-PACA區(qū)域。根據(jù)ATMOSUD估計，工業(yè)活動（不包括能源部門）是主要排放行業(yè)（60%），其次是道路交通（15%）、能源生產(chǎn)和配電（10%）、住宅和辦公活動，包括供暖（8%）、海運和空運（3%）、廢物處理（1%）和其他次要發(fā)射器（3%）。然而，ATMOSUD所提供的排放估計是基于基準(zhǔn)排放因子的產(chǎn)品，這些因子可能與實際條件下的因子截然不同。
在這一背景下，建立了艾利克斯-馬賽碳項目，采用自上而下的方法來減少這些估計的不確定性。評估人類活動排放二氧化碳對沿海艾利克斯-馬賽-普羅旺斯大都市地區(qū)大氣中二氧化碳的影響。
研究方法
在艾克斯-馬賽地區(qū)及其周邊地區(qū)(馬賽市的城市和沿海站點)，沿著農(nóng)村、城市、沿海和海洋梯度發(fā)展了4個現(xiàn)場CO2觀測站組成的區(qū)域大氣網(wǎng)絡(luò)，以收集2013年4月至2018年2月期間每個站點至少1.5年的數(shù)據(jù)。基于這些數(shù)據(jù)集，對法國東南部和地中海盆地西北部的大氣CO2在時間變化上進行了分析，艾克斯-馬賽-普羅旺斯大都市坐落在由山谷和山丘組成的粗糙景觀上，海拔在300米到800米之間。其中觀測站點使用Picarro G2401溫室氣體分析儀來監(jiān)測大氣中CO,CO2濃度變化。
圖一:四個大氣觀測站點位置
圖二:觀測站點周邊環(huán)境
結(jié)果與討論
在本研究中，研究者分析了地中海西北部盆地法國馬賽市地區(qū)大氣CO2的變化，通過對4個站點采集的CO2、CO觀測分析：在這四個地點，發(fā)現(xiàn)二氧化碳的增長速度與北半球的參考地點莫納羅亞具有相同的量級。然而，由于靠近人為排放，尤其是在市中心，這兩個城市站點的CO2濃度都增加了好幾個ppm。正如在以前的二氧化碳城市研究中發(fā)現(xiàn)的那樣，在一定程度上由大陸站點(而不是海洋背景站點)的ABLH周期驅(qū)動的晝夜周期的振幅，由于靠近大量的人為排放(主要來自交通和供暖)，城市地點要比兩個農(nóng)村背景地點高得多。后者主要受自然通量的影響。而當(dāng)?shù)亍^(qū)域和偏遠(yuǎn)地區(qū)的人為排放的影響很小。同樣，城市CO2季節(jié)循環(huán)的振幅高于大陸背景區(qū)和海洋背景區(qū)。
研究表明，在主導(dǎo)風(fēng)的路徑上，離城市更近的額外背景地點將有助于更好地獲取馬賽的二氧化碳城市穹頂和羽流。這些站點必須是逆風(fēng)的背景地面站，距離馬賽只有幾公里，且位于主導(dǎo)風(fēng)的路徑上，特別是在西北部分，那里的遠(yuǎn)程信號更加多變，有時比背景點接收到的信號高幾個ppm。
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