自主研發中國首個獲全球碳計劃認證的大氣碳反演系統“貢嘎模型”
2001年，國際地圈-生物圈計劃、國際全球環境變化人文因素計劃和世界氣候研究計劃聯合發起了全球碳計劃（Global Carbon Project，GCP），專門致力于全球碳循環研究。過去10多年來，全球碳計劃每年公布主要溫室氣體的全球收支報告，其成果是IPCC第五、第六次評估報告以及國際氣候變化政策制定的科學基礎。但由于尚未擁有自主知識產權的碳收支評估模型，過去我國科學家在全球碳計劃中扮演的角色主要是基礎數據的貢獻者，因而限制了在全球碳收支報告以及氣候政策制定中的話語權。
第二次青藏科考任務二團隊自主研發了大氣碳反演系統“貢嘎模型”，據GCP獨立驗證評估，與美國國家海洋和大氣管理局觀測的大氣CO2增長率相比，“貢嘎模型”的反演結果和實測數據之間的均方根誤差最小。這一成果標志著我國科學家在全球碳收支評估中的角色正由數據貢獻者向大氣反演領域引領者轉變，并將服務于我國及其他國家應對氣候變化和實現碳中和的戰略舉措。
“貢嘎模型”所采用的NLS-4DVar是全球碳收支評估所有大氣碳反演系統中唯一使用兼具集合與四維變分方法優勢的系統；系統設計了獨創性雙通道優化框架，實現CO2通量與濃度誤差的有效分離、聯合同化，確保系統的反演精度；系統亦可靈活轉化為國產碳衛星驗證平臺，貫通碳衛星設計、發射與應用的全流程技術鏈條，可實現碳衛星載荷指標與“貢嘎模型”反演精度的有效聯動。憑借這些優勢，“貢嘎模型”成為首個獲得全球碳計劃認證的中國自主大氣反演系統，為國際碳收支評估提供了中國系統與中國數據。
圖1 獨有雙通優化有效區分CO2通量與濃度誤差
“貢嘎模型”的研發也逐步推動我國在氣候變化與碳循環領域的國際合作談判中的引領作用。全球碳計劃執行主席Josep Canadell教授指出，“在現代人類時代，溫室氣體從未像今天這樣驅動地球變化，經濟變革也正在促成我們所見過的規模最大、速度最快的全球能源轉型。全球碳計劃利用數百萬的碳觀測、能源數據，以及全球陸地、海洋和大氣模型來完成碳收支計算，第二次青藏科考隊研發的“貢嘎模型”對本年度碳收支計算做出了重要貢獻”。
圖2 利用“貢嘎模型”計算的中國生態系統碳匯情況