中國多尺度排放清單模型

中國多尺度排放清單模型 （Multi-resolution Emission Inventory for China，簡稱MEIC）是一套由清華大學開發的基於雲計算平台開發的中國大氣污染物和溫室氣體人為源排放清單模型。

MEIC模型團隊為東亞模式比較計畫（MICS-Asia）開發的2008年和2010年亞洲排放清單產品MIX於近日正式發布。MIX清單旨在為大氣化學模式和氣候模式提供最新、最精確的排放清單數據，採用集合開發方法，集成了MEIC、REAS2、PKU-NH3、CAPSS等亞洲各地區最新的排放清單成果，建立了涵蓋10種大氣污染物和溫室氣體、以2008和2010年為基準年的0.25度解析度格線化排放清單。MIX清單支持東亞模式比較計畫第三期（MICS-Asia Ⅲ）的模擬研究，被聯合國半球大氣污染傳輸計畫（HTAP）採用。

基本介紹

• 中文名：中國多尺度排放清單模型
• 外文名：Multi-resolution Emission Inventory for China，MEIC

模型特色

• 涵蓋10種主要大氣污染物和溫室氣體（SO₂、NO_x、CO、NMVOC、NH₃、CO₂、PM_2.5、PM₁₀、BC和OC）和700多種人為排放源；
  
• 基於統一的方法學和基礎數據建立，版本化管理，方法和數據透明且易於比較；
  
• 集成了最新的動態排放清單方法和本地化的排放因子資料庫；
  
• 與空氣品質模型無縫連結，提供可供模型直接使用的多層嵌套高時空解析度排放清單；
  
• 提供數據接口，實現與本地排放清單的對接；
  
• 基於雲計算技術，提供格線化排放清單線上計算和數據下載。
  

發展歷程

依託大氣污染物排放清單領域多年的技術積累，2010年啟動了MEIC模型開發工作。經過兩年左右的研發，於2012年完成並發布v.1.0版本，同時MEIC模型網站上線試運行，提供格線化排放清單的線上計算和下載。2015年初正式發布v1.2版本。

基於MEIC模型開發的排放清單數據已被國內外超過100家研究機構和業務單位廣泛使用，在國際上支持了MICS、HTAP等多個大型研究計畫，在國內被廣泛用於污染成因分析、空氣品質預報預警、空氣污染達標規劃等方面的工作。截至2014年底，與MEIC模型相關的研究已在國際學術期刊上發表文章數十篇。

模型方法

MEIC包括源分類分級體系、動態排放清單方法、多尺度高解析度排放源模式、清單雲計算平台等部分，實現了從建立排放清單所需的基礎數據開始，到生成空氣品質模型需要的排放數據立方體的動態連續處理。

源分類分級體系

MEIC模型涵蓋固定燃燒源、工藝過程源、移動源、溶劑使用源、農業源和廢棄物處理源等六大類人為排放源。每類排放源按照部門/行業、燃料/產品、燃燒/工藝技術以及末端控制技術分為四級，並逐級建立完整的排放源分類分級體系，其中第四級是排放清單的基本計算單元。

動態排放清單方法

針對我國污染源技術水平跨度大、構成複雜且更替速度快的特點，MEIC模型建立了基於技術和動態過程的排放清單方法，定量解析大氣污染物排放與燃燒技術、工藝技術和污染控制技術更替之間的多維回響關係，構建能源消耗——工藝過程——排放特徵動態耦合模型，建立第四級排放源與活動水平、工藝技術和排放因子資料庫的完整映射，並捕捉活動水平的變化和工藝技術，實現排放清單的動態計算和快速更新。

對於電力、水泥、鋼鐵等主要工業排放源，MEIC模型採用基於工藝過程的排放清單計算方法，按逐個排污設備計算大氣污染物的排放量。對於同一個排污設備，模型將追蹤其全生命周期中的工藝技術的演變過程，並動態表征由於活動水平變化、技術進步、排放標準加嚴等因素引起的排放變化。

對於道路機動車排放源，MEIC採用包括氣溫、濕度、海拔、工況等參數的排放表征模型，結合逐時氣象場、機動車排放因子模型、路網信息和交通流數據，構建高解析度機動車動態排放清單，將機動車排放清單的時空解析度分別從年提高到小時、從省提高到縣。

多尺度高解析度排放源模式

MEIC排放源模式包括時間分配、空間分配、化學成分分解三個模組。

時間分配模組在第三級排放源層面建立排放月變化係數、周變化係數和日變化係數，將年排放量分配到小時。空間分配模組在第三級排放源層面上分點源和面源建立水平和垂直方向上的排放分配方法，將排放量分配到與空氣品質模型對應的三維格線。化學成分分解模組基於源特徵譜-化學機制映射關係開發，將NMVOC和顆粒物排放分配到單個組分並映射到化學機制物種，得到SAPRC99、SAPRC07、CBIV、CB05、CBMZ、RADM2、RACM、GEOS-Chem、MOZART等9種常見大氣化學模型機制所需的排放物種。

清單雲計算平台

MEIC模型採用排放數據高速處理算法和雲計算技術，實現格線化排放清單的實時動態線上計算和下載，為主流空氣品質模型、預測預警模型提供高解析度的排放清單產品。

數據

MEIC數據

MEIC模型包括中國大陸地區1990-2015年10種大氣污染物和溫室氣體的排放數據，其根據空氣品質預報預警、城市空氣品質規劃等不同業務需求定製排放數據產品。按不同年份、模型模擬區域、行業、時空解析度提供對應的排放清單產品，包括與NAQPMS、CMAQ、WRF-Chem、CAMx等主流空氣品質模型無縫對接的逐時排放數據。模型同時提供數據接口，實現本地排放清單耦合導入。

MIX亞洲排放清單

MIX排放清單是為東亞模式比較計畫第三期（MICS-Asia III）和聯合國半球大氣污染傳輸計畫（HTAP）開發的2008年和2010年亞洲人為源排放清單，該清單採用多尺度數據耦合方法開發，通過耦契約化MEIC（中國）、PKU-NH3（中國氨排放清單）、CAPSS（韓國）、ANL-India（印度）、REAS2（中國台灣、日本）等本地化排放清單，為多尺度的大氣化學傳輸模式提供排放輸入數據。

MIX清單提供了2008年和2010年亞洲30個國家和地區的人為源污染物和溫室氣體排放數據，包括SO₂、NO_x、CO、NH₃、NMVOC（揮發性有機物）、PM₁₀、PM_2.5、BC、OC、CO₂等十種主要大氣化學成分，以及CB05和SAPRC-99兩種大氣化學機制的分組分NMVOC排放數據。

2010年亞洲人為源SO2和NOx排放分布

GPED全球火力發電廠排放資料庫

GPED（Global Power Emissions Database）是2010年全球火力發電廠排放資料庫。該資料庫基於WEPP全球電廠資料庫開發，包括SO₂、NO_x、PM_2.5、CO₂四種污染物，通過耦合高精度的區域電廠排放資料庫，包括eGRID（美國）、CPED（中國）、ICPD（印度）建立基於機組級別的全球火電廠排放資料庫。

PHD中國PM2.5濃度追算2000-2016資料庫

PHD（PM_2.5Hindcast Database）是2000-2016年中國PM_2.5歷史濃度資料庫，空間解析度為0.1° × 0.1°，包括人口加權的PM_2.5時間序列數據。該資料庫基於MODIS衛星氣溶膠觀測，MEIC-CMAQ歷史空氣品質模式模擬，及時空變數等多源數據，利用機器學習算法追算2000-2016年中國大陸PM_2.5歷史濃度數據。

支持機構

MEIC模型的開發和維護受到以下機構和項目的支持：

• 生態環境部
  
• 中國國家自然科學基金（41222036）
  
• 國家重點基礎研究發展計畫（2010CB951803）
  
• 國家高技術研究發展計畫（863計畫，2006AA06A305）
  
• 清華大學自主科研計畫（2011Z01026）
  
• 能源基金會中國可持續能源項目
  
• 國家環境保護大氣複合污染來源與控制重點實驗室
  
• 地球系統數值模擬教育部重點實驗室
  

發展目標

構建規範、準確、實用且具備動態更新功能的高解析度大氣污染物排放清單技術體系及數據集產品為目標，通過建立源分類分級體系和排放因子資料庫，研發基於技術和動態過程的排放清單技術，開發多尺度高解析度排放源模式，並在此基礎上基於雲計算平台技術進行集成，建立中國多尺度排放清單模型（MEIC），為科學研究、政策評估和空氣品質管理等工作提供規範、準確、更新及時的高解析度動態排放清單數據產品。