地震和重建过程区域大气污染物和温室气体排放特征识别与模拟

Earthquake is a frequent and destructive natural disaster. The process of an earthquake and reconstruction after that is analogous to an accelerative and concentrative urbanization evolution, during which period air pollutant emission characteristics show significant differences. The study on quick change features of emissions in such period will support future post-disaster redevelopment planning with academic basis and hopefully solve the problem of missing data existing in the research of long-term trend in emissions and air pollutant in China, and conduct a whole procedure research on air pollution control in domestic urbanization process..The research is meant to investigate the 51 hardest-hit areas (county/town/district) in Wenchuan, to analyze the characteristic and dynamic changing regularity of air pollutant emissions during earthquake period, reconstruction period, and reconstruction completion period, through mass data gathering and investigation work, to analysis underlying drive-factors, then to set up an emission inventory of different phases. A 1 kilometer grid based map of temporal-spatial profile of regional emissions with high resolution will be built. LEAP model will be used to analyze the coupling of air pollutant emissions and GHG emissions, as well as their correlation and responds, and then realize the coordinated control of both. With the aim of low carbon and low pollution emission, a multi-factor optimized model will be set up to simulate regional air pollutant emission, GHG emission and social-economic activities, and to optimize development pattern in different phases. Taking into consideration of both development and environment, solutions and suggestions will finally be made on earthquake reconstruction plan.

地震是发生频率较高且破坏性大的自然灾害，地震和重建过程类似于一个浓缩和加速的城镇化过程，其大气污染物排放特征呈现阶段性的显著区别，深入研究该过程的快速变化特征，可为今后的震后重建方案提供依据，并突破我国长时间尺度排放数据不足带来的研究瓶颈，对我国城镇化过程中的大气污染控制进行全过程研究。本研究以汶川地震极重受灾区和重受灾区的51个县（市、区）为研究区域，分析在地震期、重建期和重建完成期大气污染排放的特征和动态变化规律，解析其内在驱动因素，建立不同时期的大气污染排放清单。建立1km网格的高分辨率区域排放时空分布图，运用LEAP模型耦合大气污染物和温室气体排放进行模拟，分析二者间的相关性和响应关系，并对二者进行协同控制。建立多要素优化模型对区域大气污染、温室气体排放和社会经济活动进行模拟，以低碳低污染为目标对不同阶段的发展模式进行优化，提出制定兼顾发展压力和环境压力的地震重建方案的对策和建议。

中国已经进入加速发展和快速城市化阶段，伴随着经济增长和生活水平的提高，资源消耗和污染排放持续增加。因此有必要开展城市物质流分析，解析城市物质存量和流量的特征和物质效率的变化过程。但由于城市化过程中长时间跨度和资料缺失等因素，给深入开展城市物质流研究带来了困难和障碍。地震作为一种具有强破坏性的频发自然灾害，由此引起的破坏和重建过程可以看作是浓缩的城市化过程，其资源利用呈现出显著的阶段性特征。深入研究这一过程的资源环境变化情况，有望突破我国长时间尺度经济环境数据缺失带来的研究瓶颈，为我国城市化过程的资源配置与调控带来启示。. 本研究首先采用物质流分析的方法准确核算与分析了地震—灾后重建过程的城市代谢特征。以四川省广元市为例，建立城市物质流核算框架和计算方法，核算了广元市在2008年汶川地震前后的城市钢铁和水泥存量和流量变化。存量核算结果准确的体现了广元市地震和灾后重建过程：城市钢铁和水泥存量均呈现出在受地震破坏显著减少，之后在重建期快速增加，重建结束后增速放缓的特征。在此基础上，建立起适合我国城市系统碳循环过程的核算框架，完善了城市碳库、城市碳输入通量和城市碳输出通量共3大类22项碳源/汇的计算方法和参数选择，并以广元市作为研究案例进行了核算。研究结果表明：城市碳库在城市碳循环中占主体地位，广元市的碳库占碳循环总量的99%以上，碳通量方面垂直方向大于水平方向，且垂直碳排放呈不断增加的趋势；研究期内的汶川地震及震后重建过程对广元城市碳循环有显著的影响，地震使广元市的人工碳库和垂直碳排放减少，在之后持续约3年的震后重建过程伴随着加速工业化和城镇化的过程，使城市垂直方向人为碳输出迅速增加。最后，根据城市产业和能源消费情况编制该区域的大气污染物排放清单。本项目已发表学术论文7篇，培养硕士研究生1名。