郭 雪，岳 江

(山西省氣象科學(xué)研究所，山西 太原 030002)

由溫室氣體濃度增加引起的全球變暖，已經(jīng)對自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境產(chǎn)生了嚴重影響，成為當(dāng)今人類社會亟待解決的重大問題。我國政府高度重視氣候變化問題，2007年國務(wù)院頒布了《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》，2009 年11月國務(wù)院常務(wù)會議研究決定“到2020 年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005 年下降40%～45%，作為約束性指標納入國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中長期規(guī)劃，并制定相應(yīng)的國內(nèi)統(tǒng)計、監(jiān)測、考核辦法”［1］。

計算溫室氣體排放量是應(yīng)對氣候變化的一項基礎(chǔ)性工作。通過計算可以識別出溫室氣體的主要排放源，了解各部門排放現(xiàn)狀，預(yù)測未來減緩潛力，從而有助于制定應(yīng)對措施［2］。而農(nóng)業(yè)和林業(yè)在整個溫室氣體計算中地位重要，山西省農(nóng)林溫室氣體排放數(shù)據(jù)處理平臺開發(fā)具有科學(xué)性、規(guī)范性和可操作性，并且對進一步推進山西省農(nóng)業(yè)、林業(yè)溫室氣體排放量計算，簡化其計算量具有一定的科學(xué)價值和實用價值。

1 平臺結(jié)構(gòu)概述

本平臺從結(jié)構(gòu)上劃分，主要分為兩大主體:一為農(nóng)業(yè)溫室氣體排放統(tǒng)計，二為林業(yè)及土地利用變化溫室氣體排放統(tǒng)計;每個主體模塊根據(jù)功能可分為4 個子模塊，分別為:數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊、圖表顯示模塊、結(jié)果輸出模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊。本系統(tǒng)的運行環(huán)境為:Windows XP 以上，內(nèi)存1G 以上。

圖1 平臺總體模塊圖

2 平臺主要功能實現(xiàn)

農(nóng)業(yè)溫室氣體數(shù)據(jù)處理模塊主要實現(xiàn)了:活動水平數(shù)據(jù)、排放因子和計算結(jié)果數(shù)據(jù)入庫;利用活動水平數(shù)據(jù)和排放因子、參數(shù)數(shù)據(jù)，套用《省級溫室氣體清單指南》、《IPCC 指南》關(guān)于農(nóng)業(yè)溫室氣體排放提供的計算公式，得到稻田CH4、農(nóng)用地N2O、動物腸道CH4以及動物糞便管理CH4和N2O等農(nóng)業(yè)溫室氣體排放源估算的溫室氣體排放量及CO2當(dāng)量;農(nóng)業(yè)四種溫室氣體排放源活動水平數(shù)據(jù)、排放因子及計算結(jié)果的不確定性計算;計算過程中所有數(shù)據(jù)表格的查看和輸出;清單報告初步分析的生成;已入庫清單計算結(jié)果的查詢;不同年份農(nóng)業(yè)溫室氣體清單數(shù)據(jù)的對比分析及報告導(dǎo)出。

林業(yè)溫室氣體數(shù)據(jù)處理模塊主要實現(xiàn)了:活動水平數(shù)據(jù)、排放因子及計算結(jié)果的入庫;根據(jù)《省級溫室氣體清單指南》和《IPCC 指南》提供的林業(yè)及土地利用變化溫室氣體吸收和排放計算公式，結(jié)合活動水平數(shù)據(jù)和排放因子、參數(shù)計算得到森林和其他木質(zhì)生物質(zhì)碳貯量、因現(xiàn)地或異地燃燒而導(dǎo)致森林轉(zhuǎn)化溫室氣體排放量及CO2當(dāng)量;計算過程所有表格的查看和輸出;林業(yè)清單報告初步分析的生成;歷年清單計算結(jié)果查詢;不同年份林業(yè)及土地利用變化溫室氣體數(shù)據(jù)對比分析報告的導(dǎo)出，因林業(yè)不確定性采用《省級溫室氣體清單指南》的推薦值為10%，因此，此處不計算林業(yè)清單的不確定性，直接套用推薦值即可。

3 數(shù)據(jù)處理

農(nóng)業(yè)、林業(yè)及土地變化利用溫室氣體排放數(shù)據(jù)處理界面包括四大功能區(qū)，分別為:新報告制作流程功能區(qū)、數(shù)據(jù)表顯示區(qū)、輔助功能區(qū)。其中，新報告制作流程區(qū)可按照:1)選擇新報告年份→2)新建數(shù)據(jù)庫→3)導(dǎo)入數(shù)據(jù)→4)運行計算→5)導(dǎo)出表格和報告流程完成溫室氣體清單報告的制作。

農(nóng)業(yè)溫室氣體清單數(shù)據(jù)主要來源于次年的《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國農(nóng)業(yè)年鑒》、《中國畜牧業(yè)年鑒》以及同年的《山西省農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》，部分數(shù)據(jù)來自于行業(yè)報告;林業(yè)及土地利用變化溫室氣體清單數(shù)據(jù)主要來源于《第* 次全國森林資源清查山西省森林資源清查成果》或《山西省森林資源連續(xù)清查第* 次復(fù)查成果》等。

圖2 數(shù)據(jù)處理流程圖

在運行本程序前，需要做好活動水平數(shù)據(jù)的收集及手工錄入。圖3 為農(nóng)業(yè)規(guī)范性的源數(shù)據(jù)表格表樣。用戶需要將收集好的數(shù)據(jù)預(yù)先填入源數(shù)據(jù)表格內(nèi)，運行本程序時，系統(tǒng)將從該數(shù)據(jù)表格中數(shù)據(jù)進行計算。程序運行中不可隨意更改源數(shù)據(jù)表格中的數(shù)據(jù)。

圖3 源數(shù)據(jù)(活動水平數(shù)據(jù))表格表樣

3.1 新建新報告數(shù)據(jù)庫

用戶新建報告時，需要新建數(shù)據(jù)庫。以計算農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量為例，用戶在處理界面，先選擇combo 下拉列表中的新建報告年份后，再點擊“新建數(shù)據(jù)庫”按鈕，可執(zhí)行新建數(shù)據(jù)庫的操作。之后，用戶需要進入系統(tǒng)所在路徑下，查找并修改新建數(shù)據(jù)庫的名稱為“＊＊＊＊年農(nóng)業(yè)清單數(shù)據(jù)庫”，此時系統(tǒng)便將修改好名稱的數(shù)據(jù)庫認定為新報告數(shù)據(jù)存儲的介質(zhì)。

圖4 農(nóng)業(yè)溫室氣體排放數(shù)據(jù)處理平臺界面

3.2 數(shù)據(jù)入庫

用戶設(shè)定好新報告年份和新數(shù)據(jù)庫后，點擊“導(dǎo)入數(shù)據(jù)”激活界面下端“導(dǎo)入活動水平數(shù)據(jù)”的按鈕。點擊該按鈕，系統(tǒng)自動讀取默認路徑下“源數(shù)據(jù).xls”表格中Sheet1 中的數(shù)據(jù)，并導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中。

3.3 運行計算

3.3.1 農(nóng)業(yè)溫室氣體計算

省級農(nóng)業(yè)溫室氣體計算中包括四個部分:一是稻田甲烷排放，二是農(nóng)用地氧化亞氮排放，三是動物腸道發(fā)酵甲烷排放，四是動物糞便管理甲烷和氧化亞氮排放。最終，將上述四部分匯總得到農(nóng)業(yè)溫室氣體總排放量［3］。

以稻田CH4排放計算為例，點擊“運行計算”，彈出運行計算的frame，按照不同排放源、匯總結(jié)果和不確定性分析將計算過程分成了7 個功能子模塊。從圖5(稻田CH4計算結(jié)果顯示界面)可以看出，稻田CH4排放計算結(jié)果較單一，僅為稻田CH4排放量和折合CO2當(dāng)量，單位為萬噸。

圖5 稻田CH4排放量計算結(jié)果

在農(nóng)用地N2O 排放計算中，用戶點擊“農(nóng)用地N2O 排放量”選項卡中流程按鈕分別計算過程量和目標量(全省各地區(qū)秸稈還田量→地下根氮量→全省各地區(qū)排泄氮總計→全省各地區(qū)糞肥氮量→全省農(nóng)用地氮投入量→間接排放氮投入量→N2O 直接排放量→N2O 間接排放量→農(nóng)用地N2O 排放量)，最后可得到農(nóng)用地N2O 排放量。

在動物腸道CH4排放中，用戶點擊“動物腸道CH4排放”選項卡中“計算”按鈕即可進行計算。

在動物糞便管理CH4和N2O 排放量中，用戶分別點擊“動物糞便管理CH4排放”、“動物糞便管理N2O 排放”選項卡中“計算”按鈕即可進行計算。

在農(nóng)業(yè)清單匯總計算中，用戶點擊“總排放量”選項卡中“計算”按鈕即可進行計算農(nóng)業(yè)溫室氣體排放匯總結(jié)果。

用戶進入“不確定性”選項卡，按照流程(每個排放源按照:活動水平不確定性→排放因子不確定性→計算結(jié)果不確定性流程點擊按鈕;排放源順序為:稻田CH4排放→農(nóng)用地N2O 排放→動物腸道CH4排放→動物糞便管理CH4和N2O排放→清單總體不確定性)計算各排放源活動水平數(shù)據(jù)、排放因子和參數(shù)、子清單不確定性即可得到農(nóng)業(yè)總清單不確定性計算結(jié)果。

3.3.2 林業(yè)及土地變化利用溫室氣體計算

省級林業(yè)及土地變化利用溫室氣體計算中包括兩個部分:森林生物量碳貯量部分和森林轉(zhuǎn)化分解部分［4］。

在森林生物量碳貯量部分中，依次選擇:活動水平數(shù)據(jù)→排放因子→計算結(jié)果按鈕，可計算該領(lǐng)域碳吸收量。運行結(jié)果見圖6(活動水平數(shù)據(jù)、排放因子查詢結(jié)果圖略)。

圖6 森林及其他木質(zhì)生物質(zhì)碳貯量計算結(jié)果

在森林轉(zhuǎn)化分解選項卡中，依次選擇:活動水平數(shù)據(jù)→排放因子→計算結(jié)果按鈕，可計算該領(lǐng)域碳排放量。

林業(yè)及土地利用溫室氣體排放量匯總，按照流程分別計算林業(yè)及土地利用變化和森林轉(zhuǎn)化分解排放結(jié)果后，點擊林業(yè)土地利用清單總表選項卡中計算按鈕，即可得到結(jié)果。需要說明的是，林業(yè)及土地利用溫室氣體清單的不確定性不需要計算，《省級溫室氣體排放清單指南》給出了推薦值:±10%，清單報告直接引用即可。

4 結(jié)果導(dǎo)出

完成運行計算的全部流程后，過程量和目標量數(shù)據(jù)已全部入庫，下一步要進行表格和報告導(dǎo)出。用戶點擊界面中的“導(dǎo)出表格和報告”后，可將數(shù)據(jù)庫中活動水平數(shù)據(jù)導(dǎo)入到該文件的Sheet1 中，將計算目標量導(dǎo)入到Sheet2 中，將不確定性計算結(jié)果導(dǎo)入到Sheet3 中。

5 輔助功能

本系統(tǒng)設(shè)計了指定年份報告查詢、兩年數(shù)據(jù)對比分析查詢和分析文本導(dǎo)出功能。

5.1 數(shù)據(jù)查詢

用戶查看指定年份報告，選擇下拉列表中的年份，再點擊查看指定年份frame 中的“報告數(shù)據(jù)”，則在運行計算的選項卡的全部表格里分別顯示最終溫室氣體排放量計算結(jié)果。若要查看指定年份報告Word 文件，在選定查看的年份后，點擊“報告正文”即可打開指定年份的報告［5］。

5.2 報告分析

用戶選擇兩年對比中下拉列表中對比的年份，再選擇“歷年對比結(jié)果”框架下“查看對比結(jié)果”按鈕，則在運行計算的選項卡的表格中呈現(xiàn)兩年數(shù)據(jù)，表格下方的文本框中則顯示對兩年對比結(jié)果的初步分析。用戶可點擊“導(dǎo)出分析報告”在默認路徑下創(chuàng)建一份分析結(jié)果的報告［6］。

6 結(jié)束語

平臺創(chuàng)新了溫室氣體排放量計算方式，實現(xiàn)了簡化計算、方便對比和歷史檢索，以最小的成本為政府應(yīng)對氣候變化提供了科學(xué)的依據(jù)。通過驗證，該平臺有著很好的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析能力。后續(xù)進一步工作是將優(yōu)化開發(fā)平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，美化平臺界面，使平臺更加實用。

［1］曹志平.全球溫室氣體排放概況［J］.生態(tài)學(xué)雜志，1998(1):15－19.

［2］李健.丹麥限制溫室氣體排放的措施［J］.全球科技經(jīng)濟了望，1999(4):21－22.

［3］張厚瑄，李玉娥.減緩農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫室氣體排放的對策及其經(jīng)濟可行性初探［J］.中國農(nóng)業(yè)氣象，1996(5):9－13.

［4］姚守平.林業(yè)碳匯知識［J］.云南林業(yè)，2010(1):24－26.

［5］孫維兵，趙旭，曾廣華.用VB 開發(fā)測量應(yīng)用程序的經(jīng)驗總結(jié)［J］.東北測繪，2001(1):45－52.

［6］徐慶華，柳舟通.用VB 開發(fā)試題庫軟件［J］.黃石高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2002(3):62－74.