GRL: 通过观测和反演建模推断中国CFC-12排放量

研究亮点

1.该研究利用了位于中国境内的9个站点的大气观测浓度数据，并结合反演模型，更新了2011-2020年中国CFC-12的排放量。

2.该研究对中国CFC-12排放的空间分布进行了定量描述。

3.该研究定量了2011-2020年中国CFC-12排放量占全球排放量的28%。

（注：以上为这位同学的论文解读，非论文原作者意思）

研究不足（或未来研究）

1.结合该研究和已有研究的排放定量，全球仍有63%的排放量尚未被追踪到，这表明需要更多国家和地区开展基于大气观测的排放反演研究来明晰CFC-12排放的全球空间分布。

2.该研究中对于解释反演排放与清单排放不一致的原因还停留在定性分析，未来可开展更多的定量探究，溯源排放差异。

（注：以上为这位同学的论文解读，非论文原作者意思）

全文概要

二氯二氟甲烷（CFC-12）是一种消耗臭氧层物质和强效温室气体。CFC-12的生产和消费受到《蒙特利尔议定书》国际环境公约的管控，要求在2010年前在全球范围内逐步淘汰。CFC-12排放量需要持续定量追踪。然而，2010年之后，基于观测和反演模型估计的中国CFC-12排放量尚缺乏。因此，该研究利用位于中国境内的9个站点的大气浓度观测数据，结合反演模型，量化了2011-2020年中国CFC-12的排放量（平均为11.0±0.6 Gg yr ⁻¹ )。该研究基于观测得出的中国CFC-12排放量是已有清单研究报告的8.5倍。除了已有研究揭示的中国东部排放外，本研究还显示，全国总排放量的71%来自中国其他地区。此外，该研究还调和了2011-2020年期间全球CFC-12排放量：28%的全球排放量通过该研究定量到中国，9%的排放量在之前已有研究中被追溯到，而63%的排放量仍未被追溯，这表明需要更多的区域排放反演研究。

背景介绍

氯氟烃（CFCs）已经造成了大量的平流层臭氧消耗，也是导致全球变暖的强效温室气体。CFC-12是主要的CFCs之一。它的寿命相对较长，为102年，臭氧消耗潜势（ODP）为0.75，全球变暖潜势（GWP）为12,500。根据《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的规定，发达国家和发展中国家国家必须分别在1996年和2010年之前逐步淘汰CFC-12的生产和消费（必要用途除外）。

中国CFC-12消费量在1995年达到峰值为45.0 Gg yr ⁻¹ ，占全球消费量（164.8 Gg yr ⁻¹ ）的27%。CFC-12清单排放量在1995年达到峰值（ 36.6 Gg yr ⁻¹ ），随后持续下降。最近，国家 CFC-12 清单排放更新到2020年的0.4 Gg yr ⁻¹ 。清单排放需要独立的基于大气观测的排放来交叉检查。

基于大气观测的排放可以验证中国的CFC-12排放量，但已有的研究还不够。已有研究利用大气观测数据和简单的比值法进行的估计表明，中国的CFC-12排放量在 2009-2019年期间平均为10.0±0.6 Gg yr ⁻¹ 。然而，比值法并不能识别排放的空间分布。此外，已有研究利用韩国Gosan站的大气观测数据反演排放表明，2008-2019年中国东部地区CFC-12排放量有3.0±0.3 Gg yr ⁻¹ 。之前的另一项研究使用中国上甸子（SDZ）站的大气观测和反演建模，然而，在SDZ的大气观测对捕获中国北方以外地区的CFC-12排放信息有限。综上，中国的CFC-12排放量需要更好地量化，需要使用来自中国境内更多观测站点的大气浓度数据，并结合反演建模。

研究数据与方法

该研究使用REBS统计方法来区分区域污染信号与基线浓度。

该研究建立了基于FLEXPART的排放反演模型（FEIM）来量化中国CFC-12的排放量。FEIM主要包括大气传输模拟和贝叶斯反演算法。

结合CFC-12大气观测数据和排放敏感性，以及先验排放和不确定性，应用贝叶斯反演算法推断了排放强度和分布。代价函数是采用最小二乘法建立。

结果讨论

基于大气观测的中国CFC-12反演排放：

2011-2020年中国CFC-12的排放量平均为11.0±0.6 Gg yr ⁻¹ 。2011-2020年中国东部地区年排放量与已有研究估计值在不确定性范围内基本一致。它们都在2013年达到峰值，分别为4.9±1.0 Gg yr ⁻¹ （本研究）和5.0±1.1 Gg yr ⁻¹ （Park 等人，2021年），随后降至1.1±0.5 Gg yr ⁻¹ （本研究）和0.5±0.5 Gg yr ⁻¹ （Park 等人，2021年）。该研究显示，中国CFC-12排放有29%的来自东部，而71%的CFC-12排放来自西南部（17%）、西北部（12%）、南部（10%）、中部（11%）、北部（9%）和其余地区（12%）。

与已有研究进行比较：

该研究基于大气观测和反演模型的 CFC-12 排放量在不确定性范围内与已有研究使用比值法的估计值基本一致，但本研究还提供了排放空间分布。此外，之前基于大气观测和反演模型对中国CFC-12排放量的研究仅到2010年，而本研究更新了2011-2020年中国CFC-12排放量。此外，该研究基于观测得出的中国CFC-12排放量是已有清单研究报告的8.5倍。这些清单未纳入计算的排放量可能与CFC-12的联产和排放因子的不准确有关。例如，一些研究表明，CFC-12可以在CFC-11、HCFC-22、HFC-32生过程中产生，而导致排放；而这部分排放在之前的清单估计中没有考虑。此外，以往的清单估计主要采用了2006年IPCC报告中的默认排放因子，然而，这些排放因子可能不准确，因为它们可能随着时间的推移而演变。

全球和区域视角：

2011-2020年中国CFC-12年均排放量为11.0±0.6 Gg yr ⁻¹ ，占全球排放量（40.1±2.8 Gg yr ⁻¹ ）的 28%，说明中国是CFC-12的主要排放国之一。而2011-2020年期间，仅有9%的排放量被已有研究追溯，还有63%的排放量仍未被追溯，这表明需要更多的区域排放反演研究。为了全面了解不同国家或地区的CFC-12排放情况，鼓励开展更多的基于大气观测的排放反演研究。

Reference

Ma, M., Hu, X., Yao, B., Li, B., An, M., Fang, X., 2024. CFC-12 Emissions in China Inferred From Observation and Inverse Modeling. Geophysical Research Letters 51, e2024GL109541.