DB3311/T 316-2025 大气温室气体在线监测点位布设指南

　　ICS 13.040.20 CCS Z 11

　　3311

　　浙 江 省 丽 水 市 地 方 标 准

　　DB 3311/T 316—2025

　　大气温室气体在线监测点位布设指南

　　2025 - 04 - 23 发布 2025 - 05 - 23 实施

　　丽 水 市 市 场 监 督 管 理 局 发 布

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件由丽水市生态环境局提出、归口并组织实施。

　　本文件起草单位：浙江省环保集团有限公司、丽水市生态环境局、中国环境监测总站、浙江省生态环境监测中心、浙江省丽水生态环境监测中心、浙江集研信息科技有限公司。

　　本文件主要起草人：纪舜君、吴刚、 吕梅乐、项羽丰、马广文、孙康、江伟军、沈加思、杨琴芳、吴雯。

　　大气温室气体在线监测点位布设指南

　　1 范围

　　本文件给出了大气温室气体在线监测点位布设的原则，并从点位环境、点位排布和点位筛选等方面提供了指导。

　　本文件适用于大气环境温室气体二氧化碳和甲烷在线监测点位的筛选。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB 8702 电磁环境控制限值

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　城市点

　　以监测城市内大气温室气体浓度水平和变化趋势为目的，反映城市本地人为温室气体排放状况设置

　　的监测点位。

　　3.2

　　背景点

　　以监测区域本底大气温室气体浓度水平和变化趋势为目的，反映区域本底温室气体源汇影响的状况

　　设置的远离温室气体排放源的监测点位。

　　3.3

　　边界点

　　以监测城市边界区域大气温室气体浓度水平和变化趋势为目的，反映外来传输影响，在城市边缘远

　　离温室气体排放源的地区设置的监测点位。

　　4 布设原则

　　4.1 代表性

　　点位能够客观反映一定空间范围内大气温室气体水平和时空变化规律，满足评估城市温室气体排放量的需要。

　　4.2 可比性

　　同类型监测点设置条件尽可能一致，包括布设原则、监测方法、质量控制与质量保证等，使各个点位间数据具有可比性。

　　4.3 整体性

　　综合考虑城市地形地貌、气象等综合环境因素，以及能源结构、产业布局等社会经济特点，从整体出发合理布局，反映城市主要温室气体排放状况。

　　4.4 前瞻性

　　结合城乡建设规划，兼顾未来城乡空间格局变化趋势考虑点位布设。

　　4.5 适应性

　　根据监测效果评估情况，适时调整点位位置。

　　5 点位环境

　　5.1 周围 1 km 范围内土地的利用方式等在 5 年内无显著变化。周围环境状况相对稳定，避开地震、火山、泥石流、山体滑坡、洪涝等自然灾害易发地区和陡坡、洼地等容易产生局地环流的地区。

　　5.2 周围电磁辐射符合 GB 8702 的相关规定。

　　5.3 周围 50 m 范围内相对开阔，气流通畅。

　　5.4 宜避开燃烧、交通以及工业、农业生产等局地污染源和其他人类污染活动，若区域内存在局地污染源宜选择在局地污染源所在主导风向的上风或侧风方向。

　　6 点位排布

　　6.1 城市点

　　6.1.1 与城市主要人为活动温室气体排放源的距离≥ 1 km 。

　　6.1.2 布设于城市建成区内，反映城市温室气体整体的空间分布。

　　6.1.3 可根据点位布设目标数，将城市按照温室气体浓度划分为不同梯度带，在每个梯度带布设点位，每个点位代表所在梯度带的温室气体平均浓度水平。

　　6.1.4 中山、丘陵、盆地地区需考虑不同点位的海拔差异，点位之间有可比性。

　　6.2 背景点

　　6.2.1 与城市主要人为活动温室气体排放源的距离≥ 10 km 。

　　6.2.2 布设于远离温室气体排放源的地区，反映城市本底大气温室气体浓度水平。

　　6.2.3 宜优先布设于城市主导风向上游，再根据点位布设目标数于其他风向上游增设点位。

　　6.2.4 对于中山、丘陵、盆地地区地形，宜布设于大气混合均匀，周围开阔，低层大气干扰较少的地区。

　　6.3 边界点

　　6.3.1 布设于城市建成区边界 1 km ～ 3 km 范围内。

　　6.3.2 布设于城市边缘远离温室气体人为活动排放源的地区，反映城市边界区域大气温室气体浓度水平及外来传输影响。

　　6.3.3 至少在城市主导风的上、下风向各设置 1 个边界点，再根据点位布设目标数于其他风向的上、下风向增设点位。

　　6.3.4 对于中山、丘陵、盆地地区地形，需考虑周围山脉对气流走向的影响。

　　6.4 采样塔

　　6.4.1 优先选择下垫面人为干扰少、已建 25 m 以上高塔;不满足要求的情况下，考虑新建。

　　6.4.2 宜具备承重、抗风、抗震等安全性能。

　　6.4.3 宜具备满足监测工作需要的供电、避雷、通信等设施。

　　6.5 采样口

　　6.5.1 四周范围内障碍物的遮挡仰角不宜超过 5 °。

　　6.5.2 天顶方向净空角宜> 120 ° , 周围水平面具备 270 ° 以上的自由气流空间。

　　6.5.3 距最高障碍物之间的水平距离至少为该障碍物与采样口高度差的 2 倍。

　　6.5.4 距附近最近树木冠层顶的垂直距离宜> 15 m ，距附近最近树木的水平距离宜> 10 m 。

　　6.5.5 距塔基的相对高度宜在 50m ～ 100m ;下垫面平坦且无高大植被覆盖的，相对高度可调整到

　　30 m ～ 50 m 。

　　7 资料收集与分析

　　7.1 点位布设前进行资料收集，包含但不限于以下资料：

　　a) 风速、风向、温度、湿度、气压、边界层高度等气象资料;

　　b) 地形地貌、水文、行政区划、土地利用类型、人口分布、经济结构等地理信息和土地利用信息资料;

　　c) 高塔数量、类型、位置、高度、周边环境、基础设施条件等铁塔资料;

　　d) 城市、区域等多尺度温室气体排放清单等温室气体排放源资料;

　　e) 已有的地面监测、遥感监测等城市大气温室气体监测数据。

　　7.2 对收集的资料进行有效性判别，分析城市的地形地貌、人口分布、主导风向、温室气体浓度分布等情况。

　　8 点位筛选

　　8.1 初步筛选

　　8.1.1 综合考虑城市主导风向、地形地貌、土地利用类型、温室气体排放源空间分布特征、海拔高程等因素，通过经验判断、统计分析、实地监测等方式进行点位初步筛选，点位数量宜为布设目标数的 5倍 ～ 10 倍。

　　8.1.2 实地监测可采用无人机走航监测、走航车监测、卫星遥感等方法。走航监测宜在风速 8 m/s 以下、无降水、无扬尘的天气进行，监测时间宜在每天上午 10 点到下午4 点。

　　8.2 精确筛选

　　8.2.1 敏感性分析

　　8.2.1.1 敏感性分析可综合采用气象模式与粒子扩散模式。

　　8.2.1.2 气象模式可选用 WRF、RAMS、ARPS、AREM 等模式，粒子扩散模式可选用 STILT、FLEXPART、 HYSPLIT 等模式。各模式的介绍见附录 A。

　　8.2.1.3 气象场模拟嵌套层数≥ 3 层，最内嵌套层覆盖目标城市区域，空间分辨率达到 1 km× 1 km ，时间分辨率达到小时级。

　　8.2.1.4 气象场模拟季节数为 2 个～ 4 个，每季模拟时间不少于 1 个月。

　　8.2.1.5 模型静态数据本地化;同化气象场数据，海平面气压相关性≥ 0.9 ，2 m 温度相关性≥ 0.9 ，近地面相对湿度相关性≥ 0.8 ，10 m 风速相关性≥ 0.5。

　　8.2.1.6 同步耦合气象模型与粒子扩散模型，利用耦合模型模拟计算各初筛点位的影响足迹。

　　8.2.1.7 可选用K-Means、DBSCAN、层次聚类法等方法对备选点位的影响足迹做聚类分析，进行点位筛选。

　　8.2.2 模拟实验

　　8.2.2.1 经敏感性分析筛选的点位，宜开展模拟实验，模拟季节数为 2 个 ～ 4 个，每个季节模拟时间不少于 1 个月。

　　8.2.2.2 经模拟实验评估，选点方案不确定度下降比例宜≥ 50% 。

　　8.3 点位确认

　　8.3.1 宜对每个点位周围温室气体排放源分布情况、点位周围环境条件、采样口设置条件等进行实地勘察。

　　8.3.2 每个点位宜开展现场监测，评估各点位的有效性。

　　附 录 A

　　(资料性)

　　敏感性分析常用模式介绍

　　A.1 气象模式

　　A.1.1 WRF(Weather Research Forecast)

　　WRF 模型是继 PSU/NCAR Meso-scale Model(MM5)之后，由美国国家大气研究中心(NCAR)、美国国家大气海洋总署—预报系统实验室、国家环境预报中心(FSL,NCEP/NOAA)等联合开发的新一代中尺度高分辨率天气研究和预报模型。 WRF 模型集成了迄今为止在中尺度气象方面的研究成果，可用于天气研究和预报，重点考虑从云尺度到天气尺度等重要天气过程的模拟与预报，适用于进行 1 km～10 km分辨率的模拟，并且包含了数据同化功能，可对常规气象观测资料(如自动站观测资料)和非常规资料(如雷达资料等)进行数据同化， 以提高模拟的精度。WRF 模型水平方向采用 Arakawa C 网格，而垂直方向则采用地形跟随质量坐标将空间离散化，是完全可压的非静力平衡模式，可以更好地提高对中尺度天气的模拟和预报。

　　A.1.2 RAMS(Reg ional Atmospher ic Model ing System)

　　RAMS是由美国科罗拉多州立大学 (CSU) 研发的区域大气模拟系统，其许多参数化设计用于中尺度或更高分辨率的网格，是目前常用的中尺度模式之一。RAMS模型的有限差分网格的域大小或网格单元大小没有下限，对龙卷风、边界层旋涡等微尺度现象，以及建筑物和风洞中的亚微尺度湍流流动都可以进行模拟。RAMS模型中的双向交互网格嵌套允许局部细网格解析雷暴等小尺度大气系统，同时在较粗的网格上对系统的大尺度环境进行模拟。RAMS是围绕一整套非静力、可压缩的大气动力学和热力学方程，以及水蒸气、液体和冰—水凝物混合比等标量量的守恒方程建立的。这些方程辅以大量关于湍流扩散、太阳和地面辐射、湿过程(包括云和降水液态和冰相降水的形成和相互作用)、地形的运动学效应、积云对流以及大气地表(包括多层土壤、植被、积雪、冠层空气和地表水)之间感热和潜热交换的参数化。

　　A.1.3 ARPS(The Advanced Reg ional Pred ict ion System)

　　ARPS 模型由美国俄克拉何马大学 (OU) 研发，是国际上第一个专门用于强对流天气的数值预报和资料同化系统，后发展成通用的区域资料同化和预报系统，在国际上被广泛应用于气象科研和业务预报。

　　A.1.4 AREM(The Advanced Reg ional Eta-coord inate Model)

　　AREM 模型由中国科学院大气物理研究所在REM模式的基础上建立。AREM是能考虑陡峭地形的暴雨数值预报模式，对暴雨、台风等中尺度天气系统的模拟、预报能力突出。目前的AREM 模式相较于原模式，物理过程更加完善，同化初值系统更加完备，能满足目前区域模式开展短时天气预报和区域天气气候模拟研究等主要需求。

　　A.2 粒子扩散模式

　　A.2.1 STILT(Stochast ic Time-Inverted Lagrang ian Transport model)

　　STILT 模型是一个开源的拉格朗日粒子扩散模型，广泛用于模拟污染和温室气体在大气中的传输。 STILT 模型扩展了美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的空气资源实验室的 HYSPLIT 模型， 以简化大

　　气建模工作流程并提高模拟精度。与 HYSPLIT 模型相比，STILT 改进边界层高度和垂直混合的估计，添加参数化以提高超近场的模拟精度，使用高斯加权影响函数生成逼真的网格足迹，提供更高级别的控制层来编排大批量的模拟，包括 HPC 和云环境中分布式工作负载的并行化方法。

　　A.2.2 FLEXPART(Flexib le Particle model dispersion model)

　　FLEXPART是由挪威大气研究所(NILU)开发的拉格朗日粒子扩散模式。该模式通过计算点、线、面、体源释放的大量粒子的轨迹，来描述示踪物在大气中的长距、中尺度的传输、扩散、干湿沉降和辐射衰减等过程。FLEXPART早期的版本只为ECMWF和NCEP等全球气象数据产品提供了输入接口。后来为了满足FLEXPART与中尺度气象模式耦合的需求，Brioude等人发展了FLEXPART的WRF版本(FLEXPART-WRF)，从而为WRF的输出提供了方便、快捷的接口。FLEXPART能够沿着时间轴正方向(前向)和负方向(后向)对风场进行积分，前向模拟可以再现目标点排放示踪物后，示踪物在大气中的传输、扩散等过程，最终输出排放点周围的污染物浓度。后向模拟可以追溯目标点的潜在源区，并量化各个潜在源区的影响强度。近年来FLEXPART已被应用于多方面的研究中，包括大气污染物输送、污染溯源、水汽输送、对流层—平流层物质交换等，该模式已经成为分析重污染、暴雨等过程成因的有力工具。

　　A.2.3 HYSPLIT(The Hybr id Sing le-Part ic le Lagrang ian Integrated Trajectory mode l)

　　HYSPLIT模型是一个大气科学界广泛使用的大气传输和扩散模型， 由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的空气资源实验室与澳大利亚气象局联合研发。它能够计算复杂的大气污染物输送、扩散、化学转化和沉积的模拟，具有广泛的应用价值。它采用拉格朗日方法的混合算法，通过移动的参考系来进行对流和扩散计算，能够准确地模拟气团在三维空间中的运动轨迹，同时考虑到了气象条件的变化对轨迹的影响，适用于多种尺度的研究需求。