双碳目标的实现，对碳循环的监测与评估，特别是碳排放核算提出了迫切需求。为保证碳排放数据核算方法合理性和数据的准确性，基于大气浓度监测的碳同化反演是独立有效的验证方法。目前国际上关于碳同化反演的数值模式涉及全球、区域、和城市等多个方面，已经在自然源和人为源方面提升了我们对碳循环的认识。迄今为止，我国的陆地生态系统碳汇同化反演大多数采用全球传输模式，且与欧洲集成碳观测系统ICOS（Integrated Carbon Observation System in Europe）和美国通量网（AmeriFlux）等相比，我国地面CO₂观测站分布相当稀疏且不均匀，同化进来的观测站特别少。考虑到区域大气化学传输模式在数值模拟方面的优势（如中小尺度传输效应对大气CO₂浓度分布的影响等），以及近年来星载传感器提供的高空间覆盖率的柱浓度监测数据，本研究通过将EnSRF（Ensemble square root filter）同化算法引入区域大气化学传输模式CMAQ（Models-3 Community Multi-scale Air Quality），首次实现了基于GOSAT（Japanese Greenhouse Gases Observing Satellite）卫星观测柱浓度的区域碳同化反演对我国陆地碳汇的核算。由于碳通量是模式的输入量，参考以往研究中对通量构造的预报算子，并将其进一步发展以解决日变化问题，从而达到在小时尺度同化碳通量的目的。CMAQ模式在CO₂通量驱动下模拟的CO₂浓度，通过同化系统中的观测算子与卫星柱浓度观测值联系起来。研究结果表明，基于GOSAT卫星的区域碳同化反演可以有效再现陆地生态系统的年、月、逐日变化特征。首先，在年总量方面，经核算，中国陆地碳汇规模约为−0.47Pg C yr⁻¹，与以往研究的全球碳同化结果一致（约–0.27 ~ –0.68 PgC yr^–1），这表明该区域碳同化反演系统可以有效稳健的约束控制变量，实现基于卫星观测的同化反演。其次，优化的后验通量季节振幅更强，夏季碳汇更强，且我国中部和南部的生长季有所提前。第三，经GOSAT卫星校验，我国省级陆地碳汇也被进一步重新估算，先验和后验碳汇之间的差异在–7.03 TgC yr^–1（黑龙江）至 2.95 TgC yr^–1（山东）之间。第四，通过以独立观测检验了先验和后验通量的模拟结果，相对先验源模拟值，后验通量的模拟结果偏差得到了有效降低，表明了经卫星观测约束的区域碳反演结果有所改善。该研究为未来区域和城市尺度的“自上而下”碳同化奠定了基础。
 

区域碳同化