利用CO2浓度观测提高地表碳通量模型估算精度的方法
北京师范大学郑珩、黄文贤、黄勍
摘要在全球变化科学研究中，温室效应气体CO2在地球系统中的循环成为了人们关注的焦点问题。由于生态系统的不稳定性，使得碳通量的估计具有巨大的复杂性和不确定性，提高碳通量的估计精度是全球变化研究中亟待解决的问题。本文通过对碳通量产生机制的分析，对不同植被类型区域的陆地、海洋经验碳通量采用不同参数调整的优化方案，基于极大似然方法思想、矩阵分块理论和最小二乘思想，提出一种优化已有碳通量估算结果的方法，并通过随机模拟验证了该方法的有效性。进一步，我们将该方法应用于实际数据(GLOBALVIEW- CO2,2005数据集，以及Feng Deng 2007文章中反演的大气传输算子、模型和观测误差方差矩阵)，改进了碳通量的估计效果。
关键字碳通量大气反演最小二乘估计
1.引言
碳循环是地球上最大、最重要的生物地球化学循环。在工业革命之前，全球生物圈与大气系统处于平衡之中，碳循环也处于动态平衡状态。但是，工业革命开始，特别是近几十年以来，人类对于物质资料和能源的需求剧增，包括土地利用的改变，植被和林木的破坏，化石燃料的大量使用……使得大气中CO2浓度显著增加，打破了地球生物圈和大气圈之间的动态平衡，引发了全球气候变暖，并带来了冰川融化，海平面上升等一系列的重大环境问题，对人类的生存环境造成了极大的影响。在非传统安全领域，气候变化问题无疑是近几年国际舞台的一大焦点。陆地碳汇因其对大气CO2浓度的重要调节作用，以列入《京都议定书》，“巴厘岛线路图”及“哥本哈根世界气候大会”等国际气候谈判的重要内容。中国独特的地理形式，使其对全球气候的影响不言而喻，同时我国还面临着巨大的温室气体减排限排国际压力，因此，中国不仅需对自己的碳排放有清醒的认识，而且对全球碳排放必须有足够深入的了解，这不仅是自然科学发展的必然过程，且更具有更深远的政治意义。
限于自然变化和人为活动对碳循环的双重驱动机制，以及地气系统碳交换和大气传输的复杂性，使得人们在人类活动与自然因素对碳源汇影响的科学认识上
还有局限性。因此近几十年来，国内外碳循环研究已经引起了高度的重视。
目前用来估计区域和全球碳通量的主要方法有3种：直接测量[1][2]，生态系统模拟[3][4][5][6][7], 大气反演模型[8][9][10][11][12]，这些方法各具优势和不足。
直接测量是指利用地面多站点或单站点多塔联网的碳水通量观测，通过插值获取全球碳通量的分布情况的方法。虽然全球已有500多个通量观测站，但是由于生态系统特征的空间变异性，将点的碳通量观测数据简单外推存在很大的误差。
生态系统模型是利用站点碳通量观测和陆地生态系统的光合作用机制建模，可以用来模拟陆地生态系统碳循环过程的变化特征以及预测未来趋势，这种模型能很好地拟合观测站点局部的碳循环规律，相对于直接测量法已经有所改进，但应用到其他区域会存在很大的误差。模型结果的可靠性受模型结构、参数取值和输入数据质量的影响，模型参数的误差可能带来模型结果的系统性偏差。
大气反演是一种利用大气CO2浓度观测提取陆地以及海洋碳通量的方法。它充分利用了大气CO2浓度变化对生态系统碳循环变化响应的信息，可以较精确地追踪出大尺度区域陆地生态系统碳汇的年际变化特征[13]。早期的大气反演只将全球分为11个陆地区和11个海洋区，时间步长年或月[14][15]。随后出现了以地理统计学为基础利用多元地表参数来直接限制大气反演结果的方法[16]。
从减少设置侧边界条件带来的不确定性角度考虑，2007年Deng等[17]人发展了嵌套式的大气反演方法，以生态系统模型的输出结果作为经验碳通量。于此同时，高时空分辨率的区域大气反演方法开始出现[18]。但大气反演结果的可靠性始终取决于大气CO2浓度观测数据的密度和大气输送模型的精度，全球观测站点的稀疏在一定程度上也限制着大气反演方法的精度。
由于生态系统模型存在着很大的误差，使得生态系统模型的输出结果精度较低，从而使得由它作为经验通量得到的贝叶斯估计结果精度较低。因此我们需要对经验碳通量进行参数调整，利用碳浓度观测数据优化模型参数，以提高估计精度。同时，在参数优化过程中，通常需要考虑不同植被功能类型(如常绿针叶林、落叶针叶林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、灌木、草地、农田和湿地等),对不同植被功能类型进行不同参数的调整,以减少模型的系统偏差。
本文利用CO2浓度观测数据优化地表CO2通量生态系统模型参数，基于
Peters(2007，2009)[19][20]中的碳通量模型，提出了一种新的参数优化估计方法，
数据模拟表明该方法有很高的估计精度。
2. 碳通量相关模型和结论
陆气同化优化碳通量估计模型如下：
0s x c s λεη=+??=+?G f(,) (2.1)
其中模型分别表示地表生态系统碳通量回归模型和大气反演碳通量模型；s 为碳
通量向量，它的维数与地表分割的区域数相同，各分量代表了特定区域的碳通量；
()f x 为地表生态系统碳通量的回归函数；x 为影响碳通量的协变量；o c 为大气
二氧化碳浓度观测向量（三维空间），维数与观测站点数相同；G 为大气反演碳
通量模型中的响应矩阵；模型误差ε与η相互独立且
cov(,)0,E =0,E 0==εηεη。
在地表生态系统模型中，影响地表碳通量的因素包括陆地碳通量
ER GPP ()-s s 、海洋碳通量OCE ()s 、石化燃料碳排放FF ()s 和火灾碳排放FIRE ()s 。其
中OCE s 是从海洋生态系统模型中得到，ER GPP -s s 是从陆地生态系统模型中得到。
考虑到陆面生态系统模型中存在着误差，本文基于Peters(2007，2009)[19][20]
建立的碳通量回归模型：
ER GPP OCE FF FIRE (,)(+)x s s s s s λλ=-++ f (2.2)
该模型中,λ是一个向量，维数与ER s 、GPP s 相同；“ ”表示向量内积。例如当
12(,,,),k u u u = u 12(,,,)k v v v = v 时，1122(,,,)k k u v u v u v = u v 。这里石化燃料碳
排放和火灾碳排放是固定的，基于自下而上的估计方法得到，而对陆地和海洋碳
通量进行参数调整。这一点上，一方面体现了对石化燃料燃烧碳排放数据的信心，
另一方面也表明对陆地海洋碳通量有修正作用的大气观测数据的不足。
在模型估计中，我们考虑5种植被功能类型，得到如下的模型：
()()ER GPP OCE FF FIRE 1,2,3,4,5i i i i i i i i o s s s s s s i c Gs λεη?=-++++?=?=+?? (2.3)
其中i s 为第i 种植被类型地块碳通量，1,2,3,4,5i =；T T T T T T 12345(,,,)s s s s s s =为各
个i s 拉直后连接成的碳通量数据；而各个i ε连接的(1)(2)(3)(4)(5)λλλλλ(,,,,)为待估
模型参数，模型误差εi (1,2,3,4,5)i =与观测误差η相互独立且
cov(,)0,E =0,E 0i i εηεη==。
根据下述定理，得到参数估计结果。
定理1 模型(2.3)中如果模型误差εi 和观测误差η服从正态分布，则参数λ的最
小二乘估计是
(1)(2)110(5)???('())'()?λλλ--?? ? ?==+-+ ? ? ???X R GQG X X R GQG c λ
（X 的具体形式及定理证明见附录)
3. 应用案例
3.1 数据简介
建模数据来自Deng(2007)[17]的结果
a) 观测0c 维数5439=m ,来自GLOBALVIEW-CO 2,2005数据集；碳通量s
的维数5439=n (5(年)*12(月))*50(区域)，其中50个区域的划分参考
Deng(2007)[17] (50个区域的划分如图1)。碳通量3000维的数据排列顺序
是第1个月1-50个区域，第2个月1-50个区域，第3个月1-50个区
域，……，第60个月1-50个区域；
图1：北美30个区域划分和其余的全球20个区域划分
b) 三个矩阵数据
? 大气传输算子()54393000*G 是五年(1999-2003)50个区域的月度传输矩
阵,通过结合Biome-BGC [21]模型(这是一个由来自VCEP/NCAR 分析数据
的每天气象数据驱动的生态系统模型)计算得到；
? 观测误差方差矩阵矩阵(5439*5439)R ，其中第i 个月的误差标准差定义
如下：()()22
0175.ppmv GVsd ii =+R , GVsd 表示残差分布的标准差，它
是通过对GLOBALVIEW-CO 2 2005中的平均月变差数据逐月进行计算得
到；0175.ppmv 为系统误差，所有站点数据均采用这个值。
? 模型误差方差矩阵()54393000*G 是以对角矩阵的形式构造，其中对于
20个大区域，使用的是TransCom 3 年际差异版本中的先验通量不确定
性，对于30个小区域，则采用TransCom 3 季度反演中估算大区域不确
定性的方法Gurney(2004)[7]，分别重新计算它们的不确定性。
c) η,ε分别服从正态分布N(,),N(,);0R 0Q
3.2 实验结果
基于上面的数据和本文提出的优化方法，我们对经验碳通量进行参数调整，
得到的参数估计结果：
表1：参数估计结果
从表1的参数估计结果看出，除(4)λ估计值比较接近1，其余参数的估计值
和1相差较大。因此，如果不进行参数调整（一般模型处理中认为
()1,i =λ1,,5i = ）
，观测数据并不能使得目标函数(,)J s λ极小化。从统计似然观点看，参数均为1的模型并不能使得观测出现的可能性最大，然而气象学中的
观测资料具有较好的公信度，所以认为模型（2.1式）的参数不全为1。
同时，分别通过由参数调整和不进行参数调整两种模型得到的后验碳通量计
算出CO 2浓度，将它们与原始CO 2观测数据进行比较，得到参数调整的CO 2浓
度残差均方根误差(1.4030)小于未进行参数调整的残差均方根误差(1.4104).从这
个角度也说明对经验碳通量进行参数调整对于提高碳通量估计准确度具有很大
的作用。
4. 估计方法模拟验证和精度估计
我们需要验证这种估计方法的有效性以及研究它的估计精度，根据假设检验
的思想以及基于中心极限定理保证，采用统计模拟的方法为模型估计精度。模拟
实验前首先需要取定一组参数（也就是λ的真值），这组参数在之后的模拟过程
中都是固定不变的。由于在优化过程中，需要通过观测o c 和经验碳通量
()E R G P P O C E F F F I R E ?????s s s s s 来估计参数。因此每次模拟都需要分别模拟真实的
碳通量和二氧化碳浓度观测值。因此模拟过程总体上分为2个部分，他们之间的
关系如下图所示（矩阵G Q R 、、数据参考第3节）
ER s λ GPP s λ OCE s λ FF FIRE
s s +*ER GPP OCE FF FIRE ???()p s s s s s s λ=-+++ ER GPP OCE FF FIRE
()s s s s s s λ=-+++ G
λ
*T T 1*1()()()()2
p o p o J s c s c λ-=--G R +GQG G ER GPP OCE FF FIRE
,,,,s s s s s ER ER GPP GPP OCE OCE ?/3?/3?/3s
s s
s s s εεε=+=+=+o c s η=+G
图2：碳通量参数优化模拟数据流程图
4.1. 真实通量、模型通量、观测浓度的模拟方法
真实通量模拟方法：生态系统呼吸碳通量ER s 产生于[1,5]均匀分布随机数；
生态系统总初级生产力碳通量GPP s 产生于[1,4]均匀分布随机数. 海洋碳通量
OCE s 产生于[1,6]均匀分布随机数；真实火灾和人为排放碳通量FF FIRE ,s s 为3000
维的0向量，在模拟中，我们暂时不考虑这两项的值，于是先假设为0，在后面的
叙述中，如无特别说明，都默认这两项为0。
模型真实通量s 通过碳通量回归函数确定:
ER GPP OCE FF FIRE ()s λs s s s s =-+++
二氧化碳浓度观测值是通过大气反演碳通量模型o =+G c s η模拟得到。
4.2. 参数及均方根误差的估计方法
对于调整参数的估计
1) 先对真实通量加以Q 为方差的扰动误差，模拟得到经验碳通量
E R G P P O C E ???(,,)s s s ,假设模型参数λ未知，则碳通量估计
*ER GPP OCE FF FIRE ?????()p s s s s s s λ=-+++
2) 结合第一步得到的二氧化碳浓度观测数据o c 和经验碳通量，通过极小化
目标函数错误！未找到引用源。，得到λ的估计值?λ
。 重复模拟以上步骤k 次，得到估计值,()?k λ计算估计量的均方根误差
4.3. 模拟结果
模拟中我们分别选取两组真值λ=(1,2,3,4,5)(0.8,1.5,1,0.2,3)和，模拟结果
如下：
表2:λ估计结果(模拟次数1000k =)
从表2的结果可以看出统计模拟的估计值非常接近真值，说明估计相当准
确；同时估计的RMSE 大部分在0.003以下，也体现出估计结果精度是很高的。因
此，从统计模拟结果可以看出：文章所提的新的参数估计方案可靠。
5. 结论与讨论
在碳通量研究发展过程中，提出了一些碳通量估计方法(如直接测量、生态
系统模型估计、大气反演等)，但是碳通量的估计准确性，仍然是一个问题。本
文通过对碳通量模型中的先验碳通量进行参数调整，利用一种新的估计方法,并
将其应用于实际模型(Deng(2007)[3])中,结果表明对经验碳通量进行参数调整是
十分必要的。同时利用随机模拟对估计方法的估计精度进行验证，得到了很高
的估计精度。这样今后将这种方法融合到同化过程中，利用经过优化的模型进
行数据同化，不论是在对历史碳汇的模拟还是对在未来碳汇的预测，都将得到
更为可信的结果。
附录
定理1证明：先验碳通量具有形式*
ER GPP SOE FIRE ?????+)+p s s s s s s =?-+FF （λ，其中
101010101010101010
101010('''''''''''')'
111111111111λ(1)(2)(3)(4)(5)(1)(5)(1)(2)(3)(4)(5)=??????λλλλλλλλλλλλ由于误差服从正态分布，因此最优的λ是使得目标函数
T 1T 111(,)()R ()()()22
o o p p J s s c c s s s λ--=--+--G Gs Q s 达到最小的参数值，这里的目标函数(,)J
s λ是关于s 和λ两个未知量的函数，因此先固定λ，上述目标函数关于s 的最小值解，即优化的生态系统碳通量为
-1-11T 1**0T T 1*
*0?()(+)()()()---=-+=+-+GTR Q G R G QG R GQG G p p
p p s c s s c s s λ
从而
*-1-11T 1*0?()(+)()---=-GTR Q G R G p p s s c s λ
T T 1**000
T 1*
0?()()()()()λ---=+-+-=+-G GQG R GQG G G R R GQG p p p s c c s s c Gs c
因此我们需要极小化目标函数为
T 1*T 1*00*
T T -11T 1*00*
T T -11T T 1*00*
T T -1T 1*011????()(())R (G ())(())(())22
1()()()()2
1()()()()2
1()()()(2
p p p p p p p p J s c s c s s s s s c s c s c s c s c s λλλλλ-------=--+--=-++-+-++-=-++-G Q G R GQG RR R R GQG G G R GQG GQQ QG R GQG G G R GQG R R GQG G 0*
T T -1T T 1*00*
T T -1T 1*00T T 1*
0*
T T -1T T 1*00*
T T 1*00)1()()()()2
1()()(()()2
()()
1()()()()()2
1()()()2p p p p p p p p p c s c s c s c s c s c s c s c s c s c -----+-++-=-++-++-=-+++-=-+-G R GQG GQG R GQG G G R GQG R R GQG G GQG R GQG G G R GQG R GQG R GQG G G R GQG G
为了得到参数估计的显示解，我们将矩阵、向量按照时间、类型进行分块：
(1)(2)(5)(1)(2)(5)(1)(2)(5)111222606060()= G G G G G G G G G G
112260601122606011226T(1)T(5)T(1)T(5)T(1)T(5)T ER ER ER ER ER ER ER T(1)T(5)T(1)T(5)T(1)T(5)T GPP GPP GPP GPP GPP GPP GPP T(1)T(5)T(1)T(5)T OCE
OCE OCE OCE OCE OCE ???????()???????()??????(s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s === 060(1)T(5)T OCE ?)s ??????? 令
()(
)()1260G (G G G )1,2,3,4,5== i i i i i
126012601260T()T()T()T ER ER ER ER T()T()T()T GPP GPP GPP GPP T()T()T()T OCE OCE OCE OCE ????()1,2,3,4,5????()1,2,3,4,5????()1,2,3,4,5i i i i i i i i i i i i s s s s i s s s s i s s s s i ?==??==??==??
取
ER GPP OCE ???1,2,3,4,5=-+=X G G G i i i i i i i s s s i
因此极小化的目标函数具有下面形式 ()()*T T 1*00T
(1)(1)(2)(2)T 112501250(5)(5)1()()()()2
1()2λλλλλλ--=-+-???????? ? ? ? ? ? ? ? ?=-+- ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????????G R GQG G R GQG p p J s c s c X X X c X X X c λ 令125()=X X X X ，则()J
λ 可以看成是线性模型 T E()0,D()y e e e λ=+==X R +GQG
的广义最小二乘估计目标函数的0.5倍，因此得到最优估计是
(1)(2)110(5)???('())'()?λλλ--?? ? ?==+-+ ? ? ???X R GQG X X R GQG c λ
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A Method to Improve The Accuracy of Surface Carbon Flux
Estimate Using CO2 Concentration Observation
Abstract In nowadays study of global environment change, people are paying more and more attentions on the carbon cycle and many models are developed to estimate the carbon flux. But, because of the incomprehension about the ecosystem, the accuracy of these estimated results remains disputed. In this article, we divide the landcover into 5 types and add parameters to the prior carbon flux of each type, hoping to get more accurate estimate. Our optimation mainly based on the Maximum Likelihood Idea, Partitioned Matrix Theory and Least Square Estimate Theory. We stochastically simulated a set of samples to check the validity of our method and concluded that our method can keep the RMSE within an accepted range. And then we used the GLOBALVIEW-CO2,2005 dataset to diagnostic our model coupling with the transport operator, model error covariance matrix and observation error covariance matrix supported by Feng Deng 2007. The result shows that the simulated concentration of the carbon dioxide getting more exact than before.
Keywords carbon flux atmospheric inversion least squares estimation
概念：―碳足迹‖来源于一个英语单词―Carbon Footprint‖，是指一个人的能源意识和行为对自然界产生的影响，简单的讲就是指个人或企业―碳耗用量‖。打个比方，一个人开着车子在马路上转一圈就留下了一个碳足迹。总的来说―碳足迹‖就是指一个人的能源意识和行为对自然界产生的影响。其中―碳‖，就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源；碳耗用得多，导致全球变暖的元凶二氧化碳也制造得多。制造企业的供应链一般包括了采购、生产、仓储和运输，其中仓储和运输会产生大量的二氧化碳。 每个人都有自己的碳足迹，它指每个人的温室气体排放量，以二氧化碳为标准计算。这个概念以形象的―足迹‖为比喻，说明了我们每个人都在天空不断增多的温室气体中留下了自己的痕迹。 一个人的碳足迹可以分为第一碳足迹和第二碳足迹。第一碳足迹是因使用化石能源而直接排放的二氧化碳，比如一个经常坐飞机出行的人会有较多的第一碳足迹，因为飞机飞行会消耗大量燃油，排出大量二氧化碳。第二碳足迹是因使用各种产品而间接排放的二氧化碳，比如消费一瓶普通的瓶装水，会因它的生产和运输过程中产生的排放而带来第二碳足迹。 由此可见，碳足迹涉及许多因素。不过，计算碳足迹并不难，许多网站提供了专门的―碳足迹计算器‖，只要输入相关情况，就可以计算你某种活动的碳足迹，也可以计算你全年的碳足迹总量。碳足迹越大，说明你对全球变暖所要负的责任越大。 碳足迹的提出是为了让人们意识到应对气候变化的紧迫性。比如，如果你用了１００度电，那等于你排放了大约７８．５千克二氧化碳，需要种一棵树来抵消；如果你自驾车消耗了１００公升汽油，大约排放了２７０千克二氧化碳，需要种三棵树来抵消。 碳足迹计算方法： [基本公式] 家居用电的二氧化碳排放量（Kg）＝耗电度数×0.785； 开车的二氧化碳排放量（Kg）＝油耗公升数×0.785； 乘坐飞机的二氧化碳排放量（Kg）： 短途旅行：200公里以内＝公里数×0.275；
混凝土电通量测定步骤 在规定的56d试验龄期前，对预留的试块进行钻芯制作，试件直径为95~102mm，厚度为51±3mm，试验时以三块试件为一组。 1、将试件暴露于空气中至表面干燥，以硅橡胶或树脂密封材料涂于试件侧面，必要时填补涂层中的孔道以保证试件侧面完全密封。 2、测试前应进行真空饱水。将试件放入1000ml烧杯中，然后一起放入真空干燥器中，启动真空泵，数分钟内真空度达133pa以下，保持真空3小时后，维持这一真空度并注入足够的蒸馏水，直到淹没试件。试件浸泡1小时后恢复常压，再继续浸泡18±2h。 3、从水中取试件，抹掉多余水分，将试件安装于试验槽内，用橡胶密封环或其它密封，并用螺杆将两试验槽和试件夹紧，以确保不会渗漏，然后将
试验装置放在20～23℃的流动水槽中,其水面宜低于装置顶面5mm,试验应在20～25℃恒温室内进行. 4、将浓度为3.0%的氯化钠和0.3mol/L 的氢化纳溶液分别注入试件两侧的试验槽中，注入氯化钠溶液的试验槽内的铜网连接电源负极，注入氢化纳溶液的试验槽中的铜网连接电源正极。 5、接通电源，对上述两铜网施加60V 直流恒电压，并记录电流初始读数Io，通电并保持试验槽中充满溶液。开始时每隔5min记录一次电流值，当电流值变化不大时，每隔10min记录有次电流值，当电流变化很小时，每隔30min记录一次电流值，直至通电6h。 6、绘制电流与时间的关系图，将各点数数据以光滑曲线联系起来，对曲线作面积积分，或按梯形法进行面积积分，即可得到试验6h通过的电量。 7、取同组3个试件通过的电量的平均值，作为该组试件的电流量
混凝土电通量测定步骤 在规定的56d试验龄期前，对预留的试块进行钻芯制作，试件直径为95~102mm，厚度为51±3mm，试验时以三块试件为一组。 8、将试件暴露于空气中至表面干燥，以硅橡胶或树脂密封材料涂于试件侧面，必要时填补涂层中的孔道以保证试件侧面完全密封。 9、测试前应进行真空饱水。将试件放入1000ml烧杯中，然后一起放入真空干燥器中，启动真空泵，数分钟内真空度达133pa以下，保持真空3小时后，维持这一真空度并注入足够的蒸馏水，直到淹没试件。试件浸泡1小时后恢复常压，再继续浸泡18±2h。
2013年个人生态足迹 以下采用成分法计算生态足迹 一、能源的生态足迹: 能源主要有电力。 公式 a CO e e P E Q A /2= 式中: e A 分别为年内电力消耗所需的化石能源地面积; e Q 分别为电力消耗量;2CO E 为普通火电厂单位发电量的2CO 排放量;a P 为每公顷林地1年内可吸收的2CO 量。 二、食物的生态足迹: 某类食物消费的土地占用面积一般计算见式: f f f P Q A = 。式中,f A 为计算年内某 类食物消费的土地占用面积; f Q 为计算年内该类食物的消费量; f P 为生产该类食物的土地的平均生产力(世界粮农组织网站上查得)。主要食物分类中, 牛羊肉( 奶) 类产品的土地占用类别为牧草地; 猪、家禽、蛋、谷物、糖类与蔬菜等的土地占用类别为耕地; 鱼类的土 三、垃圾的生态足迹:
垃圾的土地占用由垃圾堆放直接占用土地(即直接用地)与吸收垃圾降解而产生的化石能源 地(即间接用地)两部分组成。间接用地的计算公式∑=+= W N i CH i co i i a w q q Q P A 1 )(1 4 2δ式中,w A 为计算年垃圾排放间接土地占用面积; i Q 为年内第i 种垃圾成分排放量; 2 CO i q 为第i 种 垃圾成分CO 2 产生率;4 CH i q 第i 种垃圾成分4CH 产生率;δ为4CH 的GWP 当量系数; a P 为林地的平均木材生产力。 四、纸张的生态足迹: 计算公式为:a w p p P q Q A /= 式中, p A 为计算年内纸张消费的土地占用面积; p Q 为计算年内纸张消费量; w q 为单位纸张产量的木材消耗; a P 为林地的平均木材生产力。 五、水的生态足迹; 水的生态足迹主要就是由输送水与处理污水消耗的能量产生, 这2 种作业消耗 的能源为电力、 因此首先需要计算出计算年内输送水与处理污水的电力消耗量, 然后利用公式a CO e e P E Q A /2= 计算其土地占用面积, 土地类别为化石能源地。
两种污水厂碳足迹计算方法的介绍与比较 近年来，温室气体的排放已成为各国重大环境问题之一，并逐渐受到社会各界人士的重视。污水处理是一种易被人忽视的、高能耗的产业，其碳排放的统计与计算多种多样。对两种最常用的方法：生命周期评价法和IPCC法进行了介绍并概括其局限性与适用性。 标签：碳足迹；生命周期评价法；IPCC 随着我国城市的不断发展与扩张，污水处理已经成为一种高能耗、高碳排放的产业。为了让人们更加清晰、直观的了解污水处理厂的碳排放情况，通常使用投入产出法、《2006年IPCC国家温室气体清单指南》计算方法、生命周期评价法（life cycle assessment，LCA）、碳足迹计算器等对污水厂的碳排放进行计算。其中，国际上通用的LCA法和IPCC法应用较多。 1 生命周期评价法 国际标准化组织（ISO）定义：汇总和评估一个产品（或服务）体系在其整个寿命周期期间的所有投入及产出对环境造成的和潜在的影响的方法。 ISO14040将生命周期评价分为相互联系又循环往复的四个步骤；目的与范围确定、清单分析、影响评价和结果解释[3]。 目的与范围的确定：进行生命周期评价的首先要界定研究的范围。研究的范围决定了所研究的产品系统、边界、数据要求、假设及限制条件等。清单分析[4]：是对产品、工艺或活动在其整个生命周期阶段的资源、能源消耗和向环境的排放（包括废气、废水、固体废物及其它环境释放物）进行数据量化分析。生命周期影响评价：对分析清单上的数据进行定性，或定量排序的一个过程。对生命周期进行解释说明：总结前几个阶段的研究结果及发现，得出结论，进行分析，对其局限性进行解释，尽量使结果易于理解并且有一定的完整。根据ISO14043的要求，生命周期解释主要包括三个要素：识别、评估和报告。 生命周期评价相比于传统环境影响评价的方法，有着如下优势[5]：（1）生命周期评价面向的是产品系统。评价整个系统总的对环境的影响，是使产业实现绿色可持续发展的根本。（2）该方法是对产品或服务从“诞生”到“消亡”的全程的评价，涵盖面广，系统性强。（3）该评价方法非常直观，将各种对环境的影响进行定量分析，便于体现节能潜力较大的重要单元。（4）生命周期评价是一种充分重视环境影响的评价方法，将清单中分散的数据以一定的逻辑关联到一起，加强产品与环境之间的联系性。 然而生命周期评估过程中有一些潜在的不确定因素，使其结论的可靠性和准确性受到影响。中国的生命周期评估数据库不够成熟，并且缺乏针对我国各个地域的具体信息。洪静兰等人发现，采用其他国家地区的LCIA模型对我国产业活
碳排放计算方式 大气中主要的温室气体是水汽（H2O），水汽所产生的温室效应大约占整体温室效应的60%～70%，其次是二氧化碳（CO2）大约占了26%，其他的还有臭氧（O3），甲烷（CH4），氧化亚氮（N2O）全氟碳化物（PFCs）、氢氟碳化物（HFCs）、含氯氟烃（HCFCs）及六氟化硫（SF6）等。 有5种气体: 二氧化碳; 甲烷; 氧化亚氮(一氧化二氮); 臭氧; 氯氟烃(CFC). 烃：烃是化学家发明的字，就是用“碳”的声母加上“氢”的韵母合成一个字，用“碳”和“氢”两个字的内部结构组成字型，烃类是所有有机化合物的母体，可以说所有有机化合物都不过是用其他原子取代烃中某些原子的结果。碳氢化合物,只含有碳和氢的一大类有机化合物之一,它包括烷烃、烯烃、炔烃的成员、脂环烃(如环状萜烯烃及甾族化合物)和芳香烃(如苯、萘、联苯),在许多情况中它们存在于石油、天然气、煤和沥青（石油、天然气、煤、沥青等资源属于不可再生资源）中。 沥青分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青。天然沥青类似原油，可以制成汽油、柴油或作为燃料油。 氯氟烃的英文缩写为CFCs，是20世纪30年代初发明并且开始使用的一种人造的含有氯、氟元素的碳氢化学物质，在人类的生产和生活中还有不少的用途。在一般条件下，氯氟烃的化学性质很稳定，在很低的温度下会蒸发，因此是冰箱冷冻机的理想制冷剂。它还可以用来做罐装发胶、杀虫剂的气雾剂。另外电视机、计算机等电器产品的印刷线路板的清洗也离不开它们。氯氟烃的另一大用途是作塑料泡沫材料的发泡剂，日常生活中许许多多的地方都要用到泡沫塑料，如冰箱的隔热层、家用电器减震包装材料等。 然而，氯氟烃有个特点：它在地球表面很稳定，可是，一蹿到距地球表面15～50千米的高空，受到紫外线的照射，就会生成新的物质和氯离子，氯离子可产生一系列破坏多达上千到十万个臭氧分子的反应，而本身不受损害。这样，臭氧层中的臭氧被消耗得越来越多，臭氧层变得越来越薄，局部区域例如南极上空甚至出现臭氧层空洞。 甲烷（CH4）：甲烷是在缺氧环境中由产甲烷细菌或生物体腐败产生的，沼泽地每年会产生150Tg （1T=1012）消耗50Tg，稻田产生100Tg消耗50Tg，牛羊等牲畜消化系统的发酵过程产生100－150Tg，生物体腐败产生10－100Tg，合计每年大气层中的甲烷含量会净增350Tg左右。它在大气中存在的平均寿命在8年左右，可以通过下面的化学反应：CH4 + OH --> CH3 + H2O 消耗掉，而用于此反应的氢氧根（OH）的重量每年就达到500Tg。
膜法水处理实验（一）——超滤膜通量测量 一、 实验目的 （1） 掌握中空纤维超滤膜通量测量的标准方法。 （2） 理解中空纤维超滤膜过滤过程中的膜污染现象。 （3） 掌握中空纤维膜组件运行过程跨膜压差的调控方法。 （4） 根据Darcy 定律计算中空纤维膜过滤阻力。 二、 实验原理 通量是指在一定流速、温度、压力下，单位时间、单位膜面积的液体（或气体）透过量，是衡量膜组件性能及运行状况的重要参数。根据上述定义，膜通量可由式（1）计算 Q J At = （1） 其中，F 表示通量，m 3/(m 2?h)；Q 表示液体（或气体）透过量，m 3；A 表示膜 面积，m 2；t 表示收集透过液体（或气体）的时间，h 。对于液体，透过量通常通过直接测量一段时间内透过膜的液体体积或质量的方法获得。 在超滤进行的过程中，由于膜孔对水溶液中溶质或悬浮物的截留和吸附作用，以及溶质的浓差极化作用或凝胶层的形成，均会导致超滤过滤性能的下降，即在恒压操作下表现为膜通量的下降而在恒流操作下表现为跨膜压差的升高。这就是所谓的膜污染现象，是膜过滤过程中不可避免的现象。 根据形成膜污染的原因，膜过滤阻力可表示为： t m p f m p ef if m c if R R R R R R R R R R R =++=+++=++ （2） 其中，R t 表示膜过滤过程的总阻力；R m 表示清洁膜的固有阻力；R p 表示浓差极化阻力；R f （=R ef + R if ）表示污染阻力；R ef 表示凝胶层阻力；R if 表示内部污染阻力；R c （=R p + R ef ）表示沉淀阻力。 以Darcy 定律为基础得出下列过滤通量的表达式： () t m p ef if P P J R R R R R μμ??= = +++ （3） 其中，μ表示溶液的粘度，Pa ?s ，24 °C 时纯水粘度μw =9.186×10-4 Pa ?s 。J 0表示新膜纯水通量，J 1表示过滤原水的稳定通量，J 2表示纯水冲洗后的纯水通量，J 3表示刷洗后的纯水通量。 0m w P J R μ?= （4）
计算公式： 灯具数量=（平均照度E×面积S）/（单个灯具光通量Φ× 利用系数CU ×维护系数K ） 室内灯具平均照度计算公式 平均照度(Eav)= 单个灯具光通量Φ×灯具数量(N)×空间利用系数(CU)×维护系数(K)÷地板面积(长×宽) 因为误差总是存在：20%-30%，所以建议使用专业的照明设计软件进行精确计算，而对于特殊或场地条件所限，而不能采用照明软件模拟计算时，在计算地板、桌面、作业台面平均照度可以用下列基本公式进行，略估算出灯具照度(勒克斯lx)=光通量(流明lm)/面积(平方米m^2) 即平均1勒克斯(lx)的照度,是1流明(lm)的光通量照射在1平方米(m^2)面积上的亮度。 公式说明： 1、单个灯具光通量Φ，指的是这个灯具内所含光源的裸光源总光通量 值。 2、空间利用系数(CU)，是指从照明灯具放射出来的光束有百分之多少到达地板和作业台面,所以与照明灯具的设计、安装高度、房间的大小和反射率的不同相关,照明率也随之变化。 常用灯盘在3米左右高的空间使用，其利用系数CU可取0.6--0.75之间； 悬挂灯铝罩，空间高度6--10米时，其利用系数CU取值范围在0.7--0.45； 筒灯类灯具在3米左右空间使用，其利用系数CU可取0.4--0.55；
光带支架类的灯具在4米左右的空间使用时，其利用系数CU可取0.3-- 0.5。 3、维护系数(K)，是指伴随着照明灯具的老化，灯具光的输出能力降低和光源的使用时间的增加，光源发生光衰或由于房间灰尘的积累，致使空间反射效率降低，致使照度降低而乘上的系数。 一般较清洁的场所，如客厅、卧室、办公室、教室、阅读室、医院、高级品牌专卖店、艺术馆、博物馆等维护系数K取0.8； 一般性的商店、超市、营业厅、影剧院、加工车间、车站等场所维护系数K 取0.7； 而污染指数较大的场所维护系数K则可取到0.6左右。 (光源光通量)(CU)(MF) /照射区域面积 适用于室内，体育照明，利用系数(CU)：一般室内取0.4，体育取0.3 1. 灯具的照度分布 2. 灯具效率 3. 灯具在照射区域的相对位置 4. 被包围区域中的反射光 维护系数MF=(LLD)X(LDD)一般取0.7～0.8 举例：1、室内照明，4×5米房间，使用3×36W隔栅灯9套 计算公式:
陕西省榆林市2006年生态足迹计算与分析 资源与环境系 08级资源环境与城乡规划管理 张笑然20080802004 田滢伟20080802016 胡庆贺20080802042 摘要:利用生态足迹计算模型和分析方法,对陕西省榆林市2006年的生态足迹和生态承载力进行了研究和分析。结果表明:榆林市人均生态足迹需求为 1.272hm2,人均生态承载力为 1.716hm2,人均生态盈余为0.444hm2,属于较小程度上可持续发展状态。 关键词:陕西省榆林市；生态足迹；生态承载力；生态赤字；可持续发展 1.引言 1.1研究方法 生态足迹分析法是近年来度量地区可持续发展程度的较为通行的方法。它是由加拿大生态经济学家William于20世纪90年代初提出的,通过测定现今人类为了维持自身生存而利用自然的量来评估人类对生态系统的影响,通过测量人类对自然生态服务的需求与自然所能提供的生态服务之间的差距,在地区、国家和全球尺度上比较人类对自然的消费量与自然资源的承载量,判定地区、国家或全球的可持续发展状况。近几年,生态足迹方法由于具有较为科学、完善的理论基础和精简统一的指标体系得到国内外学者的大量应用。 生态足迹分析法从需求方面计算生态足迹的大小，从供给方面计算生态承载力的大小，通过二者的比较，评价研究对象的可持续发展状况。即：计算区域的耕地、草地、林地、水域、建筑面积等对应的土地面积,通过对比分析该区域的生态足迹产出和承载来评价该区域发展的可持续性程度. 生态足迹是在一定的社会经济规模条件下,维持特定人口的资源消费和废弃物吸收所必需的生物生产土地面积。一般计算公式为： EF = N ×ef = N ∑(αai) = N ∑(ci/pi) 其中,EF为区域总生态足迹；Ｎ为人口数;ef为人均生态足迹;α为均衡因子;ai为人均i种消费项目折算的生态生产性面积;i为消费项目类型;pi为i种消费品的平均生产能力;ci为i种消费品的人均年消费量。 附：生态足迹测度中的土地类型及均衡因子说明 生态足迹的有关概念： SEF：自然生态系统所提供的生态足迹
生态足迹方法及其应用探讨 郭晓泽，于连生 （吉林大学环境与资源学院 吉林 长春 １３００２３） email:zhb-xzguo@https://www.doczj.com/doc/4411835274.html, 摘要：生态足迹法是一种衡量人类生存状态的一种量化方法，它将人类对环境的需求以及环境提供的服务归结到生物生产性土地面积的比较上。本文对生态足迹法的概念、相关理论以及计算模型应用等进行了阐述、探讨。 关键词：生态足迹，生态承载力，生物生产性土地面积，生态旅游 人类进入了２１世纪，物质文明空前繁荣，世界经济也在快速发展，人类比以往任何时候都更加依赖于对自然的需求。但自然资源是有限的，靠过多的摄取自然资源来提升工业化国家的物质标准以及经济的增长，是难以持续的。人类要实现可持续，就必须生存在生态系统的承载力范围内]1[，所以人类首先要明确自己的生存状态。在１９８７年提出的“可持续发展”，作为一种全新的发展战略和发展观已经引起了世界各国的重视，但只有定量测度发展的可持续性状态才能实现其可操作性。基于这一思想，各国学者先后提出了一些富有价值的评价方法和指标体系，比较有影响的研究成果有Ｍｅａｄｏｗｓ等的世界资源动态模型]3,2[、Ｈｏｌｄｒｅｎ等的ＩＰＡＴ公式]4[、Ｄａｌｙ和Ｃｏｂｂ（１９８９）年提出的“可持续经济福利指数”（ＩＳＥＷ）、Ｃｏｂｂ等（１９９５）提出的“真实发展指标”（ＧＰＩ）、Ｐｒｅｓｃｏｔｔ －Ａｌｌｅｎ（１９９５）提出的“可持续性的晴雨表”（ＢａｒｏｍｅｔｅｒｏｆＳｏｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ）模型等。但由加拿大生态经济学家Ｗｉｌｌｉａｍ和其博士生Ｗａｃｋｅｒｎａｇｅｌ于９０年代初提出的生态足迹法受到了人们越来越多的关注，它是一种度量可持续发展程度的方法，，它使人们认清人类对自然生态服务的需求与自然所能提供的生态服务之间的差距成为可能，从而明确了人类的生存状态。 １生态足迹法介绍 １．１ 生态足迹法的定义 土地作为最重要的生产资料是人类生产生活所必须的，人类的一切生产生活活动都是在其上进行的。生态足迹法的定义（１９９６）是：任何已知人口（某个个人、一个城市或一个国家）的生态足迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物二者所需要的生物生产性土地的总面积和水资源量。它将人类对自然生态服务的需求转化为提供这种需求所必需的生物生产性土地面积，并同国家和区域范围所能提供的这种生物生产性土地面积进行比较，进而判断人类的生存状态是否处于生态系统承载力范围内。 １．２ 生态足迹法中使用的生物性生产面积的类型 在生态足迹核算中，根据生产力大小差异，生物生产面积主要考虑如下６种类型]6,5[化石燃料土地、可耕地、林地、牧草地、建筑用地和海洋。 （１）化石燃料土地（ｆｏｓｓｉｌｅｎｅｒｇｙｌａｎｄ）：人类消费生物化石燃料的同时释放了大量的 - 1 -
碳足迹计算器使用说明书 （CFC-101） 北京凯来美气候技术咨询有限公司
计算器界面简介
CFC-101碳足迹计算器使用说明书本计算器是一款革命性产品，专为低碳人士设计开发，在具备常规计算器功能的基础上，独创性地载入碳足迹计算功能，将人们在日常生活中“衣、食、住、行、用”各生活要素的消费数量换算成碳足迹数量，以判别其对环境的友好程度。本计算器通俗易懂、简明扼要、老少咸宜，不仅是一款普及低碳知识，推动节能减排的科普工具，更是人们手边一款难得的多功能计算设备。本计算器计算参数来源于科技部《全民节能减排手册》和国家发改委能源所。 本计算器具备碳足迹计算和常规办公计算两个模式，默认为常规办公计算模式，要进行碳足迹计算需通过“CO2”键切换。在下面的章节中进行针对性介绍。 1.按键简介
2.碳足迹计算模式 您可以在按“ON/OFF”键开机进入常规计算模式后按“CO2”切换至碳足迹计算模式进行碳足迹计算。 ●按相应功能键后“衣、食、住、行、用”中与其对应的图标和单位亮起，输 入消费数量后按“=”键即可得出该消费数量对应的碳足迹值（得出的碳足迹值同时还会被记入内存里）。 ●选择其他功能键进行相应的碳足迹计算（得出的碳足迹值同样也被累加进内 存里）。 ●计算完毕后按“ALL/DATE”键可以循环显示“衣、食、住、行、用”的碳足 迹合计值、各自的小计值（显示在下行）及其所占合计值的比例（显示在上行）。 ●按“TREE”键显示消除碳足迹所需植树棵数。 若需要进行新一轮碳足迹计算，可以按“AC”键使显示屏以及内存清零，或按“ON/OFF”键关开机后再按“CO2”键重新进入碳足迹计算模式。 计算实例：计算某人购买衣服5件、饮用白酒20Kg、用电1000度、驾驶小轿车5000Km以及使用一次性筷子200双所产生的碳足迹。
生态足迹的概念及计算模型 张志强徐中民程国栋 (中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻工程国家重点实验室兰州730000) 摘要生态足迹是一种定量测量人类对自然利用程度的新方法。通过跟踪区域的能源和资源消费,将它们转化为提供这种物质流所必须的各种生物生产土地类型的面积,并同区域能提供的生物生产土地面积进行比较,能定量判断一个区域的发展是否处于生态承载力的范围内。介绍了生态足迹的概念及其计算模型,分析总结了模型的优缺点。 关键词生态足迹生物生产土地面积计标模型定量测量 The Concept of Ecological.Footprints.and Computer Models Zhang Zhiqiang Xu Zhongmin Cheng Guodong (Frozen Earth Key State Engineering Laboratory Frigid and Arid Zone Environment and Project Research Institute China Academy of Sciences Lanzhou730000) Abstr act Ecological-Footprints.are a kind of new method of quantifiably measuring the extent of hu2 manity.s use of nature.Through following the tracks of consumption of energy and natural resources of a region,these consumption patterns provide information of areas,showing each type of land necessary for providing these material resources.Through comparison of these different areas providing natural re2 sources,we can quantifiable judge the scope within which that area.s capacity to provide can be developed. Here we give an introduction to the concept of ecological-footprints.and computer modeling,as well as analyzing and summarizing the strong and weak points of such a model. Key Words https://www.doczj.com/doc/4411835274.html,nd Areas Providing Natural Resourecs Computer Modeling Quantifiable Measurement 自然生态系统是人类赖以生存和发展的物质基础,人类要实现可持续发展,人类社会就必须生存于生态系统的承载力范围内。从生态经济学的角度而言,就是人类社会要取得发展的可持续性,人类必须维持自己的自然资产存量。但是从1987年世界环境与发展委员会(WCED)提出可持续发展的概念至今,世界的人口、贫困、消费日益增加,生物多样性锐减、草场退化、森林面积日益减少、土地荒漠化不断加剧,自然生态系统日见退化,人类生存在一个更加危险的世界中。许多事实表明,人类社会的发展正在远离可持续性。为了将可持续发展的概念变成现实的可操作管理模式,人类必须知道自己目前所处的状态,以及实现可持续发展还有多远的路要走。由于传统的国民经济帐户指标GNP(及其变种GDP)在测算发展的可持续性方面存在明显缺陷,为此,一些国际组织及有关研究人员从80年代开始就努力探寻能定量衡量一个国家或地区发展的可持续性指标。因此评价和监测可持续发展的状态和可持续发展的程度,这是当前可持续发展研究的热点与前沿。联合国开发计划署(UNDP)于1990年5月在其第一份5人类发展报告6中首次公布了人文发展指数(HDI);1992年联合国环境与发展大会后,建立/可持续发展指标体系0已成为国际上可持续发展研究的热点内容之一。随着研究的深入,可持续发展的各种指标体系不断提出,如绿色国民生产净值(绿色GNP)和可持续的经济福利指标(ISEW)等可持续性指标等。许多研究结果表明,发展的可持续性主要取决于自然资产。但是由于很难定量测量生态目标,这方面的研究进展一直较缓慢。 在对生态状况的测量方面,即用具体的生物 8生态经济2000年第10期
个人碳排放量计算 什么是“碳足迹”“碳足迹”来源于一个英语单词“Carbon Footprint”。它表示一个人或者团体的“碳耗用量”，是指一个人的能源意识和行为对自然界产生的影响。在林林总总的碳足迹计算器中，我选取了下面的个人碳足迹计算器，从自己的生活中的衣食住行等方 面分别进行碳排放计算。? 计算方法： 汽油：____公升×转换系数=____KgCO2 用电：____度×转换系数=____KgCO2 食肉：____kg×转换系数=____KgCO2 飞机里程 短途（小于200km）：____km×转换系数=____KgCO2 中途（200-1000km）：（____km-200）×转换系数+55=____KgCO2 长途（大于1000km）：____km×转换系数=____KgCO2
以上就是我一年碳排放的大致情况，有些地方的数据是大致估计了一下，还有不完善之处。 为了减少个人碳排放量，以下几点建议我觉得对我们养成良好的生活习惯十分有效，从自身做起为国家减少碳排放作一些贡献。 1、多乘公交车：美国公共交通联合会称乘公共交通每年可减少150万吨二氧化碳排放量。 2、挂根晾衣绳：衣服洗净后，挂在晾衣绳上自然晾干，比放进烘干机里，总共可减少90%的二氧化碳排放量。 3、自备购物袋：塑料袋都由聚乙烯制成，掩埋后需上千年时间实现生物递降分解，其间还要产生有害的温室气体。 4、打开一扇窗：打开一扇窗，取代室内空调；使用空调时，温度稍微调高几摄氏度。事实上只要所有人把空调调高1℃，全国每年能省下33亿度电。 5、少吃肉食：全球肉制品加工业排放的温室气体占排放总量的18%。如果你转作一名素食主义者，每年的二氧化碳排量将减少约吨。
碳排放计算公式（部分）【自己算一算】 家居用电的二氧化碳排放量（千克）＝耗电量×0.785 开私家车的二氧化碳排放量（千克）＝油耗公升数×2.7 乘坐飞机的二氧化碳排放量（千克）： 200公里以内＝公里数×0.275 200公里至1000公里＝55＋0.105×（公里数－200） 1000公里以上＝公里数×0.139 家用天然气二氧化碳排放量（千克）＝天然气使用度数×0.19 家用自来水二氧化碳排放量（千克）＝自来水使用度数×0.91 走楼梯上下一层楼能减少0.218千克碳排放，少开空调一小时减少0.621千克碳排放，少用一吨水减少0.194千克碳排放……哥本哈根气候变化大会结束之后，“低碳”概念开始高频率地走进人们日常生活。现在，杭州开始建设低碳城市，大家对碳排放量的多少非常关心，但又知道得很模糊，不知道到底该怎么算的。 事实上，碳排放和我们每天的衣食住行息息相关。至于碳排放量有多少，有关专家给出碳排放的计算公式： 家居用电的二氧化碳排放量(公斤)=耗电度数×0.785； 开车的二氧化碳排放量(公斤)=油耗公升数×0.785； 坐飞机的二氧化碳排放量(公斤)： 短途旅行：200公里以内=公里数×0.275； 中途旅行：200至1000公里=55+0.105×(公里数-200)； 长途旅行：1000公里以上=公里数×0.139。 火车旅行的二氧化碳排放量=公里数×0.04 此外，还有人发布了肉食的二氧化碳排放量—— 肉食的二氧化碳排放量(公斤)=公斤数×1.24。 这些计算公式是如何得出的？ 据了解，碳足迹计算国际上有很多通用公式，这些公式是由联合国及一些环保组织共同制作的。在这些公式的基础上使用中国本土的统计数据和转换因子，使计算更符合中国国情，也更准确地反映你的实际碳足迹。
2013年 1、张鹏岩，王开泳等，不同收入水平的城市居民生活消费生态足迹测算与对比——以河南省开封市为例，地理科学进展，2013,32,（9） 本文运用生态足迹的理论和方法，以2009年开封市3个不同收入居民消费水平生活小区为例，采用居民生物资源和能源消费调查问卷数据，定量分析了2009年开封市不同收入水平小区居民的生活消费生态足迹。根据板桥小区、康平小区、龙成花园3个小区的调查资料，分别计算了3个小区的生物资源消费和能源消费的生态足迹。结果表明：①从3个小区人均生态足迹来看，总体上能源消耗的生态足迹较大；②从3个小区居民生物消费的生态足迹来看，猪肉的人均生态足迹最大，奶制品次之，肉类食品和奶制品的生产需要较多的土地面积；③通过分析3个小区不同类型的人均生态足迹，板桥小区化石燃料用地和建筑用地所占的比重最大，其次是耕地和草地；收入消费水平越高的居民，生态足迹越大，收入消费水平越低的居民，生态足迹越小。证实了高收入水平居民对生态以及资源的占用程度要远远大于低收入水平居民，造成居民生态占用以及碳排放的不公。最后，提出了有针对性的对策建议。 生态足迹(Ecological footprint, EF)是指一个城市、国家或地区人口所消费的所有资源和消纳这些人口所产生废弃物所需要的生物生产土地面积(Rees, 1992)，是由加拿大生态经济学家Rees 提出，其博士生Wackernagel逐步完善的可持续发展量化研究方法(Wackernagel et al, 1996, 1997, 2004)。 所谓生态足迹，是为了维持特定地区人口所需消费品折算成的生物生产面积以及容纳这些人口所产生的废弃物所需要占用的土地面积之总和；通过测算给定区域人口或是活动消耗的生态生产性土地和水域，并以均衡因子和产量因子消除不同类型土地和不同地区生产力的差别，便可以进行不同国家或区域的比较(刘淼等, 2006; 王云平等, 2009;张泽洪等, 2006)。计算公式如下：EF = N×ef =N∑(a j)=N∑(C i/P i) (1)式中：i为消费商品和投入的类型； C i为第i种商品的人均消费量；P i为第i种消费品的平均生产能力；a j为第i种交易商品折算的生物生产面积；N为人口数；ef为人均生态足迹；EF为总的生态足迹。 在生态足迹计算中，将人类的各种消费按照生产力大小的不同归纳为6种生物生产类型，即石能源用地、林地、建筑用地和水域(熊德国等, 2003)。 生物资源消费：粮食、蔬菜、水果、蛋类、奶制品、禽类、猪肉；能源消费：汽油、天然气、电。 2、方炫，刘德林等，陕西省人均生态足迹动态变化及驱动模型研究，水土保持通报，2013,33（4） 生态足迹计算是指将某个确定人口所消耗的所有资源和吸收这些人口所产生的废弃物折算成所需要的生态生产性面积。熊德国等人对该生态足迹理论进行扩展与改进，将生态足迹区分为消费性生态足迹和生产性生态足迹。 生产性生态足迹是指某个确定人口从生态系统中实际取得的生物产量所需要的生态生产性面积，其公式为：ｅｆ＝ＥＦ／ｎ＝∑ｒｊ（ａａｉ）／＝∑ｒｊ（Ｃｉ／Ｙｉ）／ｎ（１）式中：ｅｆ—人均生态足迹；ＥＦ—总的生态足迹；ｎ—人口数；ｉ—产品的类型；ｊ—生态生产性土地的类型，包括耕地、林地、草地、水域、化石能源地、建筑用地；ａａｉ—ｉ种产品折算的生态生产性面积；Ｃｉ—ｉ种产品的产量；Ｙｉ—ｉ种产品的全球平均产量；ｒｊ—用来将不同类型的生态生产性土地面积调整为具有全球生态系统平均生产力的、可以直接相加的生态系统面积的均衡因子。 在计算中，生态足迹账户包括生物资源和能源两部分（表１）。生物资源帐户分为农产品、动物产品、林产品和水产品４大类，其对应的生物生产性土地类型为耕地、草地、林地和水域；能源帐户包括煤炭、石油、天然气和电力等４类，本研究采用世界上单位化石燃料
課後作業-綠色商機NA2W0003:劉麗滿 課堂上介紹到碳足跡,溫室氣體減量,碳權,碳交易,綠色會計和能源設備融資等等的與環境保護相關的初步概念，請各位就這些概念會如何影響未來的國際貿易，提出"您"的看法，例如，中國的世界工廠地位會不會受衝擊，或是台灣外銷產品會不會受影響； Ans： 會；國際標準組織起草的ISO14067產品「碳足跡」國際標準的最終版草案稿將在2013年內發佈，該標準将為發達國家對大陸設置新的貿易壁壘和技術壁壘埋下伏筆。 「『碳標籤』正從一個公益性的標誌變成一個商品的國際通行證，這個通行證將有可能成為國際貿易的新門檻——發達國家有可能率先建立這樣一個『碳標籤』準入制度，要求進入本國的某種產品『碳足跡』不得高於規定值，否則將採取罰款或者徵收高額關稅等措施。未來三五年內，旨在衡量二氧化碳排放量的『碳足跡』，必將成為發達國家對中國產品實施貿易壁壘的又一大利器。」 在同樣生產條件下，由於大陸的能源結構以煤炭為主，排放因數大，因此，產品「碳足跡」會普遍高於發達國家。例如，大陸企業為蘋果公司組裝的iPad，每台出口到美國的價格為150美元左右；而大陸企業組裝每一台獲得增加值4美元，其餘的146美元歸美國研發和銷售部門；若按每台150美元的出口額徵收「碳關稅」，大陸組裝企業將承受重壓。 第二個問題是，試以您所服務的公司(單位)之產品或活動為例，舉例該如何計算其碳足跡(服務業亦是可以推算碳足跡)； Ans： 「產品碳足跡」意指產品由原料取得、製造、運輸、銷售、使用以及廢棄階段過程中所直接與間接產生的溫室氣體排放總量。產品碳足跡將協助消費者與生產者藉由生命週期內各階段量化數據，瞭解溫室氣體在環境和經濟面的衝擊，使企業能鑑別並優先處理具溫室氣體減量潛力的環節。 碳足跡計算案例-可頌麵包
https://www.doczj.com/doc/4411835274.html,/CarbonFootprint/碳足迹计算网站 关于碳足迹比较好的网站 网址：https://www.doczj.com/doc/4411835274.html,/ https://www.doczj.com/doc/4411835274.html,/ditan/ShowArticle.asp?ArticleID=42428 家居用电的二氧化碳排放量（Kg）＝耗电度数×0.785； 开车的二氧化碳排放量（Kg）＝油耗公升数×0.785； 乘坐飞机的二氧化碳排放量（Kg）： 短途旅行：200公里以内＝公里数×0.275； 中途旅行：200－1000公里＝55+0.105×（公里数－200）；长途旅行：1000公里以上＝公里数×0.139。 按照30年冷杉吸收111Kg二氧化碳来计算需要种几棵树来补偿。 例如：如果你乘飞机旅行2000公里，那么你就排放了278千克的二氧化碳，为此你需要植三棵树来抵消；如果你用了100度电，那么你就排放了78.5千克二氧化碳。为此，你需要植一棵树；如果你自驾车消耗了100公升汽油，那么你就排放了270千克二氧化碳，为此，需要植三棵树…… 碳足迹(Carbon Footprint)，表示一个人或者团体的“碳耗用量”。“碳”，就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。“碳”耗用得多，导致地球暖化的元凶“二氧化碳”也制造得多，“碳足迹”就大，反之“碳足迹”就小。 京都议定书规定的六种气体为：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)和六氟化碳(SF6)，其中二氧化碳(CO2)对全球气候变暖的贡献值是63%，所以二氧化碳是导致气候变暖的罪魁祸首，况且二氧化碳非常直观地与人们的日常生产生活活动相联系，故国际社会约定俗称地将温室气体的排放统称为“碳排放”或“碳足迹”。
第二部分：华师大学城校区校园碳足迹调研报告 一、校园碳足迹的研究背景 关于校园低碳建设的研究，国内外的文献基本上都是研究两个问题：一个是对校园存在的高碳现象的分析，另一个是相应的措施建议的提出。国外一般直接对第二个问题进行研究，且从定量的角度出发，通过实际测量的方式计算出校园的碳排放数据，即碳足迹来说明问题。具体操作是先测量一次碳足迹，之后在校园内实施他们提出的低碳方法，然后再进行多一次的碳足迹测量。通过前后两次的碳足迹对比量的减少来说明措施的可行性，从实证层面上检验低碳措施。其中最为典型的例子是加州大学的伯克利分校，他们的一个专门小组对校区内的碳排放量和减排的具体措施都进行了详尽的数据收集和分析，在此基础上制定了相应的减排目标。而国内的文献多数从定性的角度出发，概括出校园高碳浪费的现象，然后指出现象存在的原因，最后提出相应的解决思路。只是这样的研究思路，对于第二个问题大部分都只是停留在规范分析的层面上，没能为自己的建议提供足够的支持。不过近些年来也开始有部分高校进行了对低碳校园建设的实证研究。三峡大学水利与环境学院的张婷等人（2012）根据碳足迹的间接计算公式，通过收集学校内四个不同功能区（学生区、居民区、教学行政区、公共活动区）的用电量和用水量数据计算出各个区对应的碳足迹，经过统计分析之后针对不同的功能区提出对应的对策措施。姚争等人(2011)以北京大学作为研究对象，把能源，交通，日常生活作为研究碳足迹的内容，分析北京大学的生态足迹，并与国内外其他高校的碳足迹进行比较。王菲凤等根据生态足迹成分法的基本原理和计算模型，评价了福州大学城所高校新校区2006年的校园生态足迹和生态效率，并分析了其主要影响因素。鲁丰先等运用生态足迹成分法从能源、食物、垃圾、水、纸张和校际交通6个方面计算和分析了河南大学2006年的生态足迹，提出了减少校园生态足迹的措施和建设资源节约型学校的建设。姚争等人也以生态足迹理论研究北京大学的低碳校园建设。此外还有中南大学的陈宝玉等人（2012）以中南大学为对象，结合访谈与问卷的方法定量核算出学校物质能源输入输出及碳循环的碳排放清单，并结合对校园低碳问题的归纳，在此基础上提出具体的低碳校园建设方案。 二、华师校园碳足迹研究的目的 综合国内外关于碳足迹的研究，我们小组发现，国外的碳足迹研究是为了给低碳措施提供定量支持，而在国内，因为研究的投入成本与周期等问题的存在，虽然计算出碳足迹，但未能借此为低碳措施提供数据支撑。虽然碳足迹实证研究的投入成本较高，但其相对于国内
膜法水处理实验（一）——超滤膜纯水通量测量 一、 实验目的 （1） 掌握中空纤维超滤膜纯水通量测量的标准方法。 （2） 掌握中空纤维膜组件运行过程跨膜压差的调控方法。 （3） 根据Darcy 定律计算中空纤维膜过滤阻力。 二、 实验原理 通量是指在一定流速、温度、压力下，单位时间、单位膜面积的液体（或气体）透过量，是衡量膜组件性能及运行状况的重要参数。根据上述定义，膜通量可由式（1）计算 Q J At = （1） 其中，J 表示通量，m 3/(m 2?h)；Q 表示液体（或气体）透过量，m 3；A 表示膜面 积，m 2；t 表示收集透过液体（或气体）的时间，h 。对于液体，透过量通常通过直接测量一段时间内透过膜的液体体积或质量的方法获得。 在超滤进行的过程中，由于膜孔对水溶液中溶质或悬浮物的截留和吸附作用，以及溶质的浓差极化作用或凝胶层的形成，均会导致超滤过滤性能的下降，即在恒压操作下表现为膜通量的下降而在恒流操作下表现为跨膜压差的升高。这就是所谓的膜污染现象，是膜过滤过程中不可避免的现象。 根据形成膜污染的原因，膜过滤阻力可表示为： t m p f m p ef if m c if R R R R R R R R R R R =++=+++=++ （2） 其中，R t 表示膜过滤过程的总阻力；R m 表示清洁膜的固有阻力；R p 表示浓差极化阻力；R f （=R ef + R if ）表示污染阻力；R ef 表示凝胶层阻力；R if 表示内部污染阻力；R c （=R p + R ef ）表示沉淀阻力。 以Darcy 定律为基础得出下列过滤通量的表达式： () t m p ef if P P J R R R R R μμ??= = +++ （3） 其中，μ表示溶液的粘度，Pa ?s ，24 °C 时纯水粘度μw =9.186×10-4 Pa ?s 。J 0表示新膜纯水通量。 0m w P J R μ?= （4） 由公式（4）可计算过滤膜自身阻力。