双碳丨碳库、碳平衡、温室气体、碳循环等多领域监测与模拟

目录

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

双碳目标下 农田温室气体排放模拟

生态系统碳循环模型CENTURY应用与实践技术

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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

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。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，理论+实践+多案例分析的教学模式，可成为相关领域人员技能提升的精品教案。

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和原理
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的获取
高精度土地利用变化数据的制作
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
夜间灯光数据的处理
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
数据同化系统
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）
模型的下载与安装
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

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双碳目标下 农田温室气体排放模拟

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。
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

农田温室气体的前沿应用
农田温室气体排放的经典实验设计
农田温室气体排放的全球数据整合
农田温室气体排放的模拟研究

专题二 农田CH4和N2O排放模拟

1. 农田CH4排放的模拟研究
1）甲烷（CH4）排放的过程
2）CH4排放的模拟研究
3）CH4排放的经验算法和过程算法
4）CH4排放程序的编写
 

2. 农田N2O排放的模拟研究
1）氧化亚氮（N2O）排放的过程（氮素的硝化作用与反硝化作用）
2）N2O的模拟的主流方法和模型
3）N2O排放的模拟练习
 

专题三 农田碳库模型和土壤呼吸

 农田主流碳库分解模型
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）两三库模型的编写和呼吸CO2的模拟

专题四 基于生命周期评价法的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 自下而上的农田碳排放估算
1）生命周期边界的设定
2）不同农业活动情景下农田温室气体排放估算

专题五-六 基于过程模型的温室气体排放模拟

1. DSSAT模型土壤养分动态过程及温室气体排放的模拟
1）DSSAT模型的CH4模拟
2）DSSAT模型的N2O模拟
3）DSSAT模型的CO2模拟
4）DSSAT模型的总温室气体和作物生产模拟

2. DSSAT模型温室气体模拟的实操练习
3. 不同农田管理情景下温室气体的模拟

专题七 更多案例模拟与疑难解答

1 不同作物、不同情景下温室气体排放的模拟
2 实例回顾、训练、巩固
3 答疑与讨论（大家提前把问题整理好）

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生态系统碳循环模型CENTURY应用与实践技术

CENTURY模型，主要基于过程的陆地生态系统生物地球化学循环模型。主要用于模拟不同土壤-植被系统间C、N、P和S的长期动态。根据土壤有机质的分解速率，CENTURY模型将土壤总有机碳（TOC）分成了三个碳库，即活性、慢性和惰性有机碳库。
通过详细的讲解，熟练掌握CENTURY的基本操作，通过完整的案例分析，加深在实际项目中的理解应用。由于“碳中和”备受关注，案例的选择上，重点在内容上围绕碳方面展开，更符合大家的研究热点的需求。

【专家】：刘老师（副教授），长期从事农林碳动态分析与模拟， 对CENTURY模型有丰富的应用经验。

涉及编程语言：VB、R语言，提供代码（有无经验均可）

第1章 CENTURY模型介绍与安装
1.1 关系模型的构建与应用
1.2 CENTURY模型原理
1.3 CENTURY模型的结构
1.4 模型的安装及注意事项
讲解关系模型的特点、优势、构建过程、以及应用时的注意事项；
讲解CENTURY模型的开发及原理；
详细讲解CENTURY模型各个模块的结构，并根据结构解释内涵。
下载并安装CENTURY模型软件，进入安装目录；

第2章 CENTURY模型文件系统及运行
2.1 模型的文件系统
2.2 模型的运行
2.3 实践演练
详细讲解CENTURY模型安装目录下的文件系统；
进入模型操作界面，熟悉操作命令，运行模型；
设定特定生态系统的土地变化历史，使用CENTURY模型进行模拟实践。

第3章 CENTURY模型的参数系统
3.1 输入数据
3.2 参数设定
3.3 输出数据
3.4 情景演练
对模型的输入数据进行详细讲解，掌握如何按照要求的格式准备输入数据；
讲解如何根据待模拟生态系统的土地利用和管理历史，设定参数，进行模拟；
详细讲解模型的输出数据，并掌握输出结果提取方法
依据不同土地利用情景，调整参数，进行模拟实践。

第4章 CENTURY模型应用实例
4.1 Switchgrass生物量的模拟
4.2 柠条灌木林生产力的模拟
4.3 CENTURY模型应用实践——以柠条灌木林生产力模拟为例
讲解相关文献中对Switchgrass生物量的模拟过程；
讲解文献中对柠条生产力的模拟过程；
熟悉CENTURY模型使用的全过程，包括数据整理、模型校正验证、模型预测：通过使用柠条生物量的数据，通过参数校正和验证，获得适合模拟柠条生产力的参数系统，并对柠条的生长进行预测。        

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●基于R语言的DICE模型实践技术
●生态系统碳循环模型CENTURY应用与实践
●双碳目标下农田温室气体排放模拟实践技术
●建筑设计全过程碳排放计算与案例分析
●“双碳”目标下资源环境中的可计算一般均衡（CGE）模型实践技术
●基于LEAP模型的能源环境发展、碳排放建模预测及不确定性分析
●环境影响与碳排放生命周期评估应用及案例分析实践技术
●基于STELLA系统动态模拟技术及在农业、生态及环境等科学领域中的实践