＊孫考豪 鄒順瑛 丁超 張令戈 朱新宇

（大連市生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)中心 遼寧 116600）

曲線擬合技術(shù)在圖像處理、逆向工程及測(cè)試數(shù)據(jù)的處理等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1]。曲線擬合是用連續(xù)曲線近似的刻畫或比擬平面上離散點(diǎn)組函數(shù)關(guān)系，用解析式逼近離散數(shù)據(jù)的一種數(shù)據(jù)處理方法[2]。本文利用曲線擬合法，根據(jù)2015—2019年北方某城市溫室氣體排放數(shù)據(jù)，計(jì)算得到了2020年該市的溫室氣體排放數(shù)據(jù)。

應(yīng)對(duì)氣候變化是人類社會(huì)面臨的共同挑戰(zhàn)。2020年9月，第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上發(fā)表重要講話，強(qiáng)調(diào)中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。開展碳排放計(jì)算工作，是緊跟國(guó)家發(fā)展策略，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量趕超發(fā)展，助力應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)的具體體現(xiàn)。在國(guó)家[3-5]和城市[6-7]層面，國(guó)外開展了溫室氣體清單的編制研究，近年來(lái)我國(guó)的研究從關(guān)注能源消費(fèi)部門的溫室氣體排放[8-10]，已轉(zhuǎn)到對(duì)非能源消費(fèi)如工業(yè)過(guò)程、農(nóng)林部門及廢物處理處置部門等的全方面研究上來(lái)[11-12]。

1.計(jì)算過(guò)程與討論

根據(jù)北方某城市2015—2019年各年度溫室氣體排放清單報(bào)告結(jié)果，該市溫室氣體排放總量趨勢(shì)呈現(xiàn)“U”型變化，其中2015年—2017年排放總量穩(wěn)步下降，總量從2015年的8031.18萬(wàn)噸降低到2017年的7654.86萬(wàn)噸，2018年、2019年相比2017年逐年增加，總量分別為7778.84萬(wàn)噸和8380.05萬(wàn)噸，以上數(shù)據(jù)均包括土地利用變化與林業(yè)碳匯量。該市分領(lǐng)域溫室氣體排放詳見表1。

表1 北方某城市2015—2019年碳排放總量（單位：萬(wàn)噸當(dāng)量）1

(1)能源活動(dòng)領(lǐng)域

2015—2019年，能源活動(dòng)碳排放占總排放比例約90%，根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，以上述每年的排放量為縱坐標(biāo)，年份為橫坐標(biāo)作圖（見圖1），添加趨勢(shì)線后得到的公式如式（1）[14]：

圖1 能源活動(dòng)碳排放數(shù)據(jù)擬合圖

回歸分析的相關(guān)系數(shù)R2=0.976，計(jì)算得出2020年能源活動(dòng)碳排放為8048萬(wàn)噸，相比2019年增加606.04萬(wàn)噸。分析原因，一是該市能源工業(yè)中公用電力和熱力占主導(dǎo)地位，該市雖積極發(fā)展核電等新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)，火力供電比例逐年下降，使得排放量也在逐年下降，但隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，居民供暖需求增加導(dǎo)致供暖能源消耗增多，造成能源工業(yè)仍呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，二是由于2019年、2020年該市石化煉化一體化項(xiàng)目的陸續(xù)投產(chǎn)導(dǎo)致該市煤炭和油品消費(fèi)量劇增，其能源消費(fèi)總量較2018年出現(xiàn)明顯增幅。

(2)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程領(lǐng)域

2015—2019年，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放的溫室氣體分別為380.95、417.05、440.55、492.95、615.72萬(wàn)噸CO2當(dāng)量，溫室氣體類型涉及CO2、N2O、HFC-23、CF4、SF6。以上述每年的排放量數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)，年份為橫坐標(biāo)作圖（見圖2），添加趨勢(shì)線后得到的公式如式（2）：

圖2 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程碳排放數(shù)據(jù)擬合圖

回歸分析的相關(guān)系數(shù)R2=0.979，計(jì)算得出2020年工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程碳排放為733.96萬(wàn)噸，相比2019年增加118.24萬(wàn)噸。從排放趨勢(shì)上看，該市工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程總排放量呈上升趨勢(shì)，主要是由水泥熟料、鋼鐵、半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程排放量增加引起的。

(3)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域

2015—2019年，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域溫室氣體排放總量分別為206.73、175.51、173.36、165.45、156.43萬(wàn)噸CO2當(dāng)量，呈下降趨勢(shì)。以上述每年的排放量數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)，年份為橫坐標(biāo)作圖（見圖3），添加趨勢(shì)線后得到的公式如式（3）：

圖3 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的碳排放數(shù)據(jù)擬合圖

回歸分析的相關(guān)系數(shù)R2=0.950，計(jì)算得出2020年農(nóng)業(yè)領(lǐng)域碳排放數(shù)據(jù)為152.93萬(wàn)噸，相比2019年減少3.5萬(wàn)噸。主要原因在于：①稻田甲烷呈下降趨勢(shì)，其主要是由于水稻種植面積減少引起的。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，2015—2019年該市水稻種植面積整體為下降趨勢(shì)，播種面積分別為20777、22144、20153、20672和18795公頃。②農(nóng)田氮肥投入量的持續(xù)減少，農(nóng)用地氧化亞氮呈持續(xù)下降趨勢(shì)。③動(dòng)物腸道發(fā)酵和糞便管理系統(tǒng)溫室氣體排放總體呈下降趨勢(shì)，分析是動(dòng)物活動(dòng)水平數(shù)據(jù)的減少，各類畜禽的年末存欄量均有所下降。

(4)土地利用變化和林業(yè)領(lǐng)域

2015—2019年土地利用變化和林業(yè)領(lǐng)域表現(xiàn)為碳吸收，合計(jì)碳吸收量為63.89、67.31、70.76、74.20、77.62萬(wàn)噸。表現(xiàn)為溫室氣體吸收的主要包括喬木林、經(jīng)濟(jì)林、灌木林、散生木、四旁樹和疏林。

在計(jì)算取值時(shí)，因?yàn)樵摮鞘袃H能提供2005年與2018年相關(guān)的林產(chǎn)數(shù)據(jù)，其他每年的數(shù)據(jù)是由這兩年的數(shù)據(jù)根據(jù)《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》[3],采用內(nèi)插法和外推法測(cè)算出來(lái)，故擬合時(shí)回歸分析的相關(guān)系數(shù)R2=1（見圖4），公式如式（4）：

圖4 土地利用變化和林業(yè)碳排放數(shù)據(jù)及擬合圖

計(jì)算得出2020年土地利用變化與林業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)為-81.06萬(wàn)噸，相比2019年多吸收3.44萬(wàn)噸二氧化碳，分析原因是森林碳儲(chǔ)量總體呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)。

(5)廢棄物處理領(lǐng)域

2015—2019年，該城市廢棄物處理活動(dòng)涵蓋了《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》中廢棄物領(lǐng)域所有排放源，產(chǎn)生的溫室氣體種類為二氧化碳、甲烷和氧化亞氮。溫室氣體總體呈上漲趨勢(shì)，由2015年的136.96萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2019年的243.56萬(wàn)噸。相關(guān)活動(dòng)包括廢棄物填埋處理、廢棄物焚燒處理、生活污水處理、工業(yè)廢水處理等。

以上述每年的排放量數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)，年份為橫坐標(biāo)作圖（見圖5），添加趨勢(shì)線后得到的公式如式（5）：

回歸分析的相關(guān)系數(shù)R2=0.975。計(jì)算得出2020年廢棄物處理碳排放數(shù)據(jù)為251.33萬(wàn)噸，相比2019增加7.7萬(wàn)噸，原因是近幾年環(huán)保管理要求持續(xù)加嚴(yán)，廢棄物填埋和焚燒處理產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)大，生活污水和工業(yè)廢水處理率提升導(dǎo)致2020年碳排放數(shù)據(jù)有所增加。

(6)總排放量結(jié)論

根據(jù)各擬合的數(shù)據(jù)，加和后得到2020年碳排放數(shù)據(jù)為9105.16萬(wàn)噸CO2當(dāng)量。

以上述每年的總排放量數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)，年份為橫坐標(biāo)作圖（見圖6），添加趨勢(shì)線后得到的公式如式（6）：

圖6 某城市總碳排放量數(shù)據(jù)及擬合圖

回歸分析的相關(guān)系數(shù)R2=0.968，計(jì)算得出2020年總排放量是9120.8萬(wàn)噸，與上述通過(guò)加和得到的數(shù)據(jù)二者差別不大。

2.結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，創(chuàng)造性的利用曲線擬合法計(jì)算得出2020年該城市碳排放數(shù)據(jù)，對(duì)于各地的碳排放計(jì)算具有一定的借鑒作用。值得一提的是，利用曲線擬合的方法計(jì)算得出的能源活動(dòng)領(lǐng)域碳排放數(shù)據(jù)與該市碳排放達(dá)峰路徑研究報(bào)告中利用修正過(guò)的STIRPAT模型計(jì)算得出的數(shù)據(jù)僅相差21萬(wàn)噸，該模型結(jié)合該市社會(huì)經(jīng)濟(jì)、能源及碳排放數(shù)據(jù)的可獲得性，以地區(qū)生產(chǎn)總值、單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗以及非化石能源消費(fèi)比重為變量，計(jì)算得出的2020年該市能源活動(dòng)碳排放數(shù)據(jù)為8069萬(wàn)噸，兩種方法相互佐證，充分說(shuō)明了曲線擬合方法的可行性。