如何测量碳排放量具体有哪些步骤？

　　如何测量碳排放量?目前国际上要求各国减排二氧化碳，每个国家都有具体的指标，而且还可以互相交易碳排放指标，那么具体如何测量一个国家的碳排放量?工业碳排放量如何测量?一般的交通工具碳排放如何测量?动物包括人呼吸的碳排放量如何测量?

　　一般讨论的减排，不仅仅是二氧化碳，而是温室气体(Green House Gas, GHGs)。计算温室气体排放，主要有四步：经济活动数据，计算排放系数，计算温室效应潜能，总的排放。

　　首先确定的是经济活动，比方说一年里某国消耗了多少煤，多少天然气，多少石油;其中多少是发电，多少是用于交通等等。然后考虑我们需要计算的温室气体，比如说二氧化碳(CO2)、一氧化二氮(N2O)、甲烷(CH4)以及SF6、氢氟烃类HFCs、全氟类化合物PFCs等。需要主意的是有些经济活动可能会产生一种以上的温室气体，比如说燃烧天然气会产生CO2、CH4和N2O。同时HFCs和PFCs代表了一类化合物。

　　接下来就是计算排放系数。同样以天然气为例，燃烧一立方天然气会产生多少二氧化碳、一氧化二氮和甲烷，这个就是排放系数(emission factor)。排放系数由研究人员根据当地情况计算(比如说用的燃料含氮量、燃烧的技术等等都不相同)。将使用的天然气(X立方)乘以排放系数(a t/m3)，就得到了燃烧X立方天然气产生的二氧化碳、一氧化二氮和甲烷。HFCs和PFCs等可能是由于致冷劑泄露产生的，所以不是按照排放系数计算。

　　得到各种温室气体的排放量之后，不能简单地把他们相加，因为不同的温室气体的温室效应强度不同。这里引入全球变暖潜势(Global Warming Potential, GWP)的概念。GWP就是将不同温室气体的温室效应强度折算成二氧化碳的温室效应强度。

　　需要注意的是不同的气体有着不同的生命周期(lifetime)。简而言之，有的气体比较稳定，能几十年几百年都存留在大气中，持续地产生温室效应;而有些气体可能刚产生时候有很强的温室效应，但是不久就会被消耗掉，几年之后就不会有温室效应了。所以即使同一种气体在不同时间尺度上的GWP也是不同的。一般计算时采用一百年时间尺度，这样就将经济活动产生的温室气体计算成了二氧化碳的排放量。这也是为什么一般提到排放时候都是二氧化碳当量(carbon dioxide equivalents)。

　　最后一步就是简单地将某国或者某组织等各项经济活动产生的二氧化碳当量加起来，就是该国、该组织在该时间段内的温室气体排放了。

　　碳排放量，对应的专业术语叫做碳通量(既包括碳排放和碳吸收)。这是因为如果作为一个排放主体，如果还参与了植树造林之类的减排工程，也是可以抵扣碳排放额度的。碳吸收的测算问题同样重要。

　　碳通量目前主流的计算方法分两种，一种叫“自下而上(bottom-up)”的方法，一种叫“自上而下(top-down)”的方法

　　“自下而上”的方法把碳通量分成主要两部分：人为活动，生态系统活动

　　人类活动包括化石燃料燃烧等，涵盖了汽车尾气等，主要通过统计数据计算得到，即根据一个地区的燃料消费量，结合各种燃料燃烧的效率计算排放的碳量。具体来说就是根据国家统计局的地区石油、煤、天然气……的消费量，结合经验公式，计算出相应的排放量。其它答案主要在详细介绍这部分的计算过程。这也是实际上最广泛采用的统计方式。

　　生态系统活动则是生态学的研究内容之一，简单来说生态系统对大气碳的影响包括两个部分：1)光合作用固碳，这部分固定的碳总量叫做总初级生产力(Gross Primary Productivity, GPP);2)生态系统呼吸(Re)，包含植物自身的呼吸，以及动物食用了植物之后的呼吸。这两个部分相减就是净生态系统交换量(NEE = GPP - Re)，也就是我们关注的生态系统这部分的碳通量。

　　为了计算NEE，通常会把它拆分为GPP跟Re分别计算，二者都跟太阳辐射、降水、湿度、气温等气候因素，以及地表植被覆盖情况有关。将这种关系，结合相应的数据，就能计算出相应的量出来。

　　这是一个很复杂的研究课题。

　　除了这两部分外，还有火烧事件(如森林大火、秸秆燃烧等事件，一般通过地方志、或者卫星影像来发现)、海洋吸收/排放、飞机排放、游轮排放……这些排放量比较小、或者不确定性比较低(海洋)

　　总之“自下而上”的方法就是把碳排放分解成若干分量，然后根据各自的特征进行统计，最后求和得到总得碳排放量。

　　显然，这样计算有很大的误差，所以最近发展了新的方法，叫做“自上而下”。之所以这么叫，是因为这个方法根据大气碳浓度观测，反算地表碳排放。

　　举个例子，如果知道一个地区每个时刻的大气碳浓度，就能知道这个地区一段时间内碳浓度增加或者减少了多少，这段时间的碳变化量由两部分组成：1)大气传输，也就是风吹来的与吹走的，2)当地的碳排放。第一部分通过连续的大气风速、风向观测就能计算出来，做一个减法就能得到第二部分，也就是我们关心的区域碳排放量。不过实际上的计算过程远比描述的复杂。

　　当然这个方法也有局限性：1)大气碳浓度观测数据稀缺，2)大气传输量计算误差很大。

　　对于第二个局限，这是大气科学家的努力方向。

　　对于第一个局限，就是砸钱搞观测。现在除了地面观测，大家开始在飞机上安装仪器观测高空碳浓度，甚至发射专门的二氧化碳浓度观测卫星从高空观测。美国2009年发射第一颗卫星失败了，日本2009年在美国帮助下发射成功第一颗温室气体观测卫星(GOSAT)，让中国地区的碳浓度一览无余;中国坐不住了，已经决定2015年发射中国的温室气体观测卫星(TanSat)。同时相应的“自上而下”计算碳通量方法也在研究中。