人員結構：
主任：劉毅（博士、研究員）
副主任：吳林（博士、正研級高工）和蔡兆男（博士、副研究員）
黨支部書記：楊東旭（博士、副研究員）
成員：18人
聯(lián)系人：張范平
Email:zhangfp@mail.iap.ac.cn
簡介：
“碳中和”是指實現(xiàn)凈零人為碳排放（二氧化碳，甲烷等），即人為源排放和人為匯清除相互抵消。面向碳達峰與碳中和的國家低碳發(fā)展，是國家重大戰(zhàn)略需求，也一個復雜的科學問題，是涉及大氣、海洋、陸地、生態(tài)等多個領域的交叉學科。大氣物理研究所碳中和研究中心致力于碳中和相關的基礎科學和應用基礎科學研究。繼承和發(fā)揚人類有序適應和自然控制論理論，建立碳中和科學研究體系，充分利用最新發(fā)展的衛(wèi)星遙感技術和數(shù)據(jù)分析方法，應用于地球系統(tǒng)科學領域，深化學科交叉與集成，推進理論創(chuàng)新，建成國際領先的碳源匯精準評估方法體系和技術支撐平臺。
目標：
匯聚科研力量，面向碳中和國家重大需求，開展碳中和地球系統(tǒng)科學前沿基礎研究，突破碳中和監(jiān)測、核算、評估關鍵核心技術，建成碳中和開放研究平臺，形成碳中和監(jiān)測、核算、評估的標準、系統(tǒng)、工具，促進國內(nèi)外交流合作，通過高水平科學研究形成碳中和中國數(shù)據(jù)、中國標準、中國聲音，為我國碳中和目標實現(xiàn)提供科技支撐。
研究領域：
1.天空地一體化碳監(jiān)測，包括：新一代碳衛(wèi)星方法體系，建設國際標準FTS站網(wǎng)，城市碳監(jiān)測方法體系和標準。
2.多尺度碳源匯反演，包括：多尺度碳源匯反演方法體系，熱點與城市人為源解析，區(qū)域尺度生態(tài)系統(tǒng)源匯解析，全球溫室氣體盤點。
3.減污降碳協(xié)同， 包括：研究協(xié)同減排氣候與環(huán)境效應、生態(tài)效應，探明機制，評測城市與行業(yè)霾碳協(xié)同減排的潛力與路徑。
研究個例：
1. Nature: 中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的深入研究
“碳中和”、“固碳端”的主要貢獻者為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯。中國科學院大氣物理研究所劉毅團隊2020年10月在《自然》雜志發(fā)表題為“Large Chinese land carbon sink estimated from atmospheric carbon dioxide data”文章后，引起了多個研究團隊的關注，并提交了不同研究觀點和結果。《自然》雜志篩選出二篇有代表的短文及原文作者劉毅團隊的回復短文于2022年3月17日在雜志”Matters Arising”板塊發(fā)表。回復文章在原文基礎上，針對化學傳輸模式分辨率、站點觀測數(shù)據(jù)代表性等問題進行了深入研究，得到一些新的結果。
文章分析指出，盡管不同化學傳輸模式間存在一定的系統(tǒng)性偏差，但結果均表明中國陸地生態(tài)系統(tǒng)存在巨大碳匯。文章第一作者王婧博士表示，在未來國別碳通量估算中需要考慮化學傳輸模式誤差的影響，但影響程度還需進一步評估。
團隊還對香格里拉站點代表性問題進行了研究，原研究已經(jīng)對站點數(shù)據(jù)進行了嚴格的數(shù)據(jù)過濾控制，最新研究增加了不同數(shù)據(jù)處理方式的敏感性試驗，結論依舊表明中國陸地生態(tài)系統(tǒng)具有巨大碳匯。
團隊還將化學傳輸模式分辨率提升了4倍，以2015年為例，分別采用衛(wèi)星和地面觀測數(shù)據(jù)進行計算，中國陸地系統(tǒng)碳匯約為6.2-8.1億噸碳，基本在原研究的不確定度范圍之內(nèi)。同時，考慮到側向傳輸?shù)挠绊懀s為1-2億噸碳），中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯約為為4.7-6.6億噸碳。最新第10版OCO-2衛(wèi)星數(shù)據(jù)的計算結果也支撐這一結論。劉毅研究員表示，未來隨著觀測數(shù)據(jù)的增加以及模式計算系統(tǒng)的改進，特別是更多團隊的深入研究，計算結果的不確定性可以進一步降低；同時，基于大氣濃度觀測反演計算的生態(tài)系統(tǒng)碳匯同清單法計算的碳匯之間的差距也會逐漸縮小。
參考文獻：
1. Wang et al. Large Chinese land carbon sink estimated from atmospheric carbon dioxide data, Nature, 2020.(10.1038/s41586-020-2849-9)
2. Wang et al. Reply to: The size of the land carbon sink in China, Nature, 2022. (10.1038/s41586-021-04258-9)
3. Wang et al. Reply to: On the role of atmospheric model transport uncertainty in estimating the Chinese land carbon sink, Nature, 2022.(10.1038/s41586-021-04255-y)
2. 碳衛(wèi)星成果入選國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展
中科院大氣所溫室氣體衛(wèi)星模擬和反演系統(tǒng)（IAPCAS）由劉毅研究員領銜的科研團隊自主研發(fā)。該系統(tǒng)支撐了我國首顆二氧化碳監(jiān)測衛(wèi)星（中國碳衛(wèi)星）的研制和科學應用，2017年利用碳衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演獲了我國首幅全球二氧化碳濃度分布數(shù)據(jù)，2020年將該數(shù)據(jù)精度提升到1.5ppm的國際先進水平，同時首次利用物理算法反演獲得了陸地生態(tài)系統(tǒng)太陽誘導葉綠素熒光數(shù)據(jù)產(chǎn)品，2021年計算獲取了中國碳衛(wèi)星首個全球碳通量數(shù)據(jù)產(chǎn)品，標志著我國成為國際上第三個具備空間碳監(jiān)測能力的國家。
3. 大氣所香河站正式成為全球碳柱總量觀測網(wǎng)(TCCON)標準站
2021年9月3日，TCCON（全球碳柱總量觀測網(wǎng)）學術委員會經(jīng)投票一致通過香河站正式成為TCCON標準站（https://tccon-wiki.caltech.edu/Main/TCCONSites），同時王普才研究員團隊的周敏強博士擔任TCCON學術委員會成員。
TCCON觀測網(wǎng)于2004年建立，經(jīng)過十多年的發(fā)展，由最初的3個站點發(fā)展到現(xiàn)在的26個正式站點，但主要站點仍集中于北美和歐洲。為了填補TCCON在中國華北地區(qū)的空白，中科院大氣物理所王普才研究員團隊聯(lián)合比利時皇家空間物理研究所、美國加州理工學院等，經(jīng)過多年的共同努力，成功在中國科學院香河大氣綜合觀測站（香河站）部署了一臺Bruker IFS125HR高分辨率傅里葉紅外光譜儀，于2018年6月正式投入運行，獲得了三年多的溫室氣體連續(xù)高質(zhì)量光譜及其反演產(chǎn)品數(shù)據(jù)，發(fā)表了系列論文（Yang et al., 2020; Ji et al., 2020; Zhou et al., 2020）。
香河站TCCON觀測數(shù)據(jù)將在中國碳衛(wèi)星（或星座）的地基驗證、溫室氣體同化反演和碳核算評估等碳達峰、碳中和任務中發(fā)揮重要作用。
