遥感技术在生态系统碳库盘查、碳源汇、碳循环以及人为源排放反演等领域的技术发展

 以全球变暖为主要特征的气候变化已成为全球性环境问题，对全球可持续发展带来严峻挑战。2015年多国在《巴黎协定》上明确提出缔约方应尽快实现碳达峰和碳中和目标。2019年第49届 IPCC全会明确增加了基于卫星遥感的排放清单校验方法。随着碳中和目标以及全球碳盘点的现实压力，基于遥感技术的碳监测成为了领域热点。

卫星遥感具有客观、连续、稳定、大范围、重复观测的优点，已成为监测全球碳盘查不可或缺的技术手段，卫星遥感也正在成为新一代 、国际认可的全球碳核查方法。目的就是梳理碳中和与碳盘点对卫星遥感的现实需求，系统回顾遥感技术在生态系统碳库盘查、碳源汇、碳循环以及人为源排放反演等领域的技术发展，以实践的角度切实解决遥感技术在生态、能源、大气等领域的碳排放监测及模拟问题

双碳目标下基于遥感技术的碳库、碳平衡、温室气体、碳循环等多领域监测与模拟 (qq.com)

专题一 双碳视角下遥感技术的研究方向

双碳背景及遥感的现实需求

全球碳库、碳收支及碳循环现状

碳库、碳收支与碳循环中的遥感技术

专题二 生态系统碳库的遥感估算—以森林碳储量为例

碳储量估算的方法与原理

遥感数据的处理与特征参量的提取

特征参量的重要性与敏感性分析

估算模型的构建与森林碳储量的估算

专题三 生态系统碳收支的遥感估算模拟—以草地系统为例

碳源/汇（碳平衡/碳收支）遥感指标(NEP，NPP等)基本概念
碳收支估算模拟的方法与原理
遥感及辅助数据的获取与处理
基于过程模型的NEP时空分布提取

专题四 土地利用变化碳排放效应的遥感监测—以城市扩张为例

土地利用变化碳排放估算的原理
大尺度土地利用变化数据获取
高精度土地利用变化数据制作
年际土地利用变化矩阵的制作
城市扩张碳排放效应的监测与制图

 
专题五 区域能源消耗碳排放空间格局模拟—基于夜间灯光数据

能源消耗碳排放核查的原理与方法
夜间灯光数据发展现状与获取
辅助数据的获取与处理
夜间灯光数据处理
基于夜间灯光数据碳排放模型的构建与修正

专题六 大气温室气体浓度的卫星监测—以甲烷浓度反演为例

地基、星载温室气体监测技术的发展
可用星载温室气体卫星现状及获取方式
温室气体浓度反演算法原理
甲烷浓度反演的实现

专题七 区域碳循环的遥感模拟与预测—遥感数据同化

数据同化原理
数据同化算法
数据童话系统
区域结果成图

专题八 区域碳循环的遥感模拟与预测—模型驱动使用

主流模型原理与优缺点（大气过程模型与生态过程模型）
模型的下载安装
驱动数据的获取
模型驱动与参量调整
碳循环模拟结果出图

双碳目标下农田温室气体排放模拟实践技术 (qq.com)

  当前全球温室气体大幅升高，过去170年CO2浓度上升47%，这种极速变化使得物种和生态系统的适应时间大大缩短，进而造成全球气候变暖、海平面上升、作物产量降低、人类心血管和呼吸道疾病加剧等种种危害。在此背景下，代表可持续发展的“碳中和”目标被提出，即追求净零排放，实现经济增长与资源消耗脱钩。力争于2030年前达到峰值，2060年前实现“碳中和”的宏远目标。农业是甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）和二氧化碳（CO2）等温室气体的主要排放源，占全产业排放的13.5%。农田温室气体又以施肥产生的N2O和稻田生产产生的CH4为主，如何对农田温室气体进行有效模拟，不确定性较大。本课程将从生命周期评价法（LCA）、经验模型和过程模型三个维度讲解农田温室气体排放的模拟，详细介绍甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）和二氧化碳（CO2）的排放过程以及模拟技术，掌握农田温室气体排放的模拟技术。

专题一

温室气体排放模拟研究

1. 生态、农田温室气体的前沿应用

控制温室气体排放的关键机制机理

温室气体的试验测量、卫星监测和模拟关键技术

农田温室气体排放的全球数据整合

温室气体排放的时空分布规律

气候变化对温室气体排放的影响

双碳目标下温室气体排放的减排潜力和减排措施

专题二

生态与农田碳库模型和土壤呼吸

1 生态与农田主流碳库分解模型及CO2排放模拟

1. 碳库的概念
2. 一级动力学碳库方程
3. 主流碳库模型及其算法
4. R语言编写主流碳库模型和土壤呼吸CO2的模拟
5. 使用优化算法（Nelder-Mead、GA、DE、MCMC等）对模型优化

专题三

生态与农田CH4和N2O排放模拟算法

1. CH4排放的模拟算法

1. 甲烷（CH4）排放的过程
2. CH4排放的模拟研究
3. 能斯特方程和氧化还原点位
4. 过程模型中CH4排放模拟的主流方法和模型

2. N2O排放的模拟算法

1. 氧化亚氮（N2O）排放的过程（氮素的硝化作用与反硝化作用）

1. 过程模型中N2O排放模拟的主流方法和模型
2. N2O排放的模拟练习

专题四

基于机器学习方法模拟温室气体

1. 机器学习模型模拟温室气体排放

1. 机器学习模型模拟温室气体排放研究进展
2. 不同机器学习的比较
3. 利用机器学习进行全球温室气体排放制图

2. R语言机器学习模型

1. R语言机器学习原生包和机器学习模拟框架（Caret）

2.机器学习特征工程、数据标准化等预处理、交叉验证和模型评价 

3.机器学习的参数优化和超参数寻优

4.利用机器学习对温室气体排放进行解释

专题五

基于生命周期评价法的生态与农田温室气体排放估算

1 生命周期评价法

1. 生命周期评价法介绍
2. 生命周期排放清单数据库

2 自下而上的碳排放估算

1. 生命周期研究目标和范围的定义
2. 清单分析
3. 影响评价
4. 结果解释

3. 不同农业活动情景下农田温室气体排放估算