溫室氣體CH4衛(wèi)星遙感監(jiān)測初步研究_第1頁
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文檔簡介

溫室氣體CH4衛(wèi)星遙感監(jiān)測初步研究一、本文概述本文旨在對(duì)溫室氣體甲烷(CH4)的衛(wèi)星遙感監(jiān)測進(jìn)行初步研究。隨著全球氣候變化問題的日益嚴(yán)重,溫室氣體排放量的監(jiān)測與評(píng)估顯得尤為重要。作為第二大溫室氣體,甲烷在大氣中的濃度變化對(duì)全球氣候系統(tǒng)具有顯著影響。衛(wèi)星遙感技術(shù)作為一種高效、大范圍的監(jiān)測手段,對(duì)于掌握甲烷排放情況、分析排放源、評(píng)估減排效果等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。本文將首先介紹甲烷溫室效應(yīng)的形成機(jī)制及其對(duì)全球氣候的影響,闡述衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)在溫室氣體監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)勢。隨后,本文將重點(diǎn)分析衛(wèi)星遙感監(jiān)測甲烷排放的基本原理、方法和技術(shù)流程,包括遙感數(shù)據(jù)的獲取、處理、反演以及結(jié)果的驗(yàn)證等方面。在此基礎(chǔ)上,本文將探討衛(wèi)星遙感監(jiān)測在甲烷排放源識(shí)別、排放量估算以及排放趨勢分析等方面的實(shí)際應(yīng)用,并對(duì)未來發(fā)展方向進(jìn)行展望。通過本文的研究,期望能夠?yàn)闇厥覛怏w甲烷的衛(wèi)星遙感監(jiān)測提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo),為全球氣候變化研究和應(yīng)對(duì)工作貢獻(xiàn)一份力量。二、CH4的排放源與分布特點(diǎn)CH4,即甲烷,是一種重要的溫室氣體,對(duì)全球氣候變暖的貢獻(xiàn)不容忽視。了解CH4的排放源及其分布特點(diǎn),對(duì)于有效監(jiān)測和控制其排放,進(jìn)而減緩全球氣候變暖具有重大意義。CH4的排放源主要分為自然源和人為源兩大類。自然源主要包括濕地、稻田、海洋等生態(tài)系統(tǒng),這些生態(tài)系統(tǒng)中微生物的活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生CH4。例如,濕地是CH4的重要排放源,特別是在熱帶和亞熱帶地區(qū),濕地面積廣闊,溫度高,濕度大,有利于CH4的產(chǎn)生和排放。人為源則主要包括農(nóng)業(yè)活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)、廢棄物處理等。其中,農(nóng)業(yè)活動(dòng)如水稻種植、畜牧業(yè)等,由于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢棄物和糞便等,是CH4的重要排放源。CH4的分布特點(diǎn)與其排放源密切相關(guān)。自然源產(chǎn)生的CH4在全球范圍內(nèi)分布廣泛,特別是在熱帶和亞熱帶地區(qū),由于濕地面積廣闊,CH4的排放量較高。而人為源產(chǎn)生的CH4則主要集中在人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū),這些地區(qū)的工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)頻繁,廢棄物處理量大,因此CH4的排放量也相對(duì)較高。CH4的排放還受到多種因素的影響,如氣候、地形、土地利用方式等。例如,氣候溫暖濕潤的地區(qū),微生物活動(dòng)旺盛,有利于CH4的產(chǎn)生和排放;而地形復(fù)雜的地區(qū),如山區(qū)、河谷等,由于氣流的影響,CH4的分布和排放也會(huì)有所不同。因此,對(duì)于CH4的衛(wèi)星遙感監(jiān)測,需要綜合考慮其排放源、分布特點(diǎn)以及影響因素,建立科學(xué)的監(jiān)測模型和方法,以準(zhǔn)確反映CH4的排放狀況和分布特征,為制定有效的減排措施提供科學(xué)依據(jù)。三、衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)原理衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)是當(dāng)今全球氣候變化研究中不可或缺的重要手段之一。其技術(shù)原理主要基于大氣中的溫室氣體,如甲烷(CH4),對(duì)特定波長的電磁輻射具有吸收和反射的特性。通過搭載在衛(wèi)星上的高光譜分辨率傳感器,能夠捕捉到大氣中CH4氣體對(duì)特定波長的輻射響應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)CH4的定量和定性監(jiān)測。在衛(wèi)星遙感監(jiān)測中,通常采用被動(dòng)遙感方式,即利用大氣自身的輻射信息。傳感器接收到的輻射信息包含了大氣中CH4的濃度、分布和動(dòng)態(tài)變化等關(guān)鍵信息。通過對(duì)這些信息的提取和解析,我們可以獲得全球或區(qū)域尺度的CH4濃度分布圖,進(jìn)而分析CH4的排放源、傳輸路徑和匯等科學(xué)問題。衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)還可以結(jié)合其他氣象、環(huán)境參數(shù),如溫度、濕度、風(fēng)速等,來構(gòu)建更為精確的大氣傳輸模型,以提高CH4濃度反演的精度和可靠性。隨著遙感技術(shù)的不斷進(jìn)步和衛(wèi)星星座的日益完善,衛(wèi)星遙感監(jiān)測在溫室氣體排放監(jiān)測、氣候變化研究和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越重要的作用。衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)為我們提供了一種宏觀、快速、準(zhǔn)確的溫室氣體監(jiān)測手段,有助于我們更好地理解和應(yīng)對(duì)全球氣候變化問題。未來,隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化,相信衛(wèi)星遙感監(jiān)測在溫室氣體監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛和深入。四、衛(wèi)星遙感監(jiān)測CH4的方法與流程衛(wèi)星遙感技術(shù)為監(jiān)測大氣中CH4濃度提供了新的視角和方法。通過搭載在大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星上的高光譜成像儀等設(shè)備,我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CH4氣體分布和濃度的快速、大范圍監(jiān)測。選擇適當(dāng)?shù)男l(wèi)星平臺(tái)和傳感器:選擇具有高光譜分辨率和寬覆蓋范圍的衛(wèi)星平臺(tái)和傳感器,如搭載有高光譜成像儀的衛(wèi)星。數(shù)據(jù)獲?。豪眠@些傳感器,獲取大氣中CH4的反射光譜數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包含了CH4濃度和分布的信息。數(shù)據(jù)預(yù)處理:對(duì)獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正等預(yù)處理,以消除大氣和地表因素對(duì)光譜數(shù)據(jù)的影響。光譜分析:利用光譜分析技術(shù),如主成分分析(PCA)或偏最小二乘法(PLS)等,從預(yù)處理后的光譜數(shù)據(jù)中提取CH4的濃度信息??臻g分析:通過空間分析技術(shù),如地理信息系統(tǒng)(GIS)和遙感圖像處理軟件,對(duì)提取的CH4濃度信息進(jìn)行空間分布和變化趨勢的分析。結(jié)果驗(yàn)證:結(jié)合地面觀測數(shù)據(jù)和其他遙感數(shù)據(jù),對(duì)衛(wèi)星遙感監(jiān)測的CH4濃度和分布結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和校正,確保監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。衛(wèi)星遙感技術(shù)為監(jiān)測大氣中CH4濃度提供了有效的手段。通過選擇合適的衛(wèi)星平臺(tái)和傳感器,以及合理的數(shù)據(jù)獲取、處理和分析方法,我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣中CH4的快速、大范圍、高精度監(jiān)測,為溫室氣體減排和氣候變化研究提供有力支持。五、CH4衛(wèi)星遙感監(jiān)測實(shí)例分析為了具體展示衛(wèi)星遙感技術(shù)在CH4監(jiān)測中的應(yīng)用,我們選取了兩個(gè)典型的監(jiān)測實(shí)例進(jìn)行分析。某大型油田作為工業(yè)活動(dòng)密集區(qū)域,其CH4排放一直備受關(guān)注。我們利用高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),對(duì)該油田進(jìn)行了連續(xù)的CH4排放監(jiān)測。通過對(duì)比不同時(shí)間點(diǎn)的衛(wèi)星圖像,我們可以清晰地觀察到油田區(qū)域內(nèi)CH4濃度的空間分布及動(dòng)態(tài)變化。分析結(jié)果顯示,油田作業(yè)區(qū)域的CH4濃度明顯高于周邊地區(qū),且在某些作業(yè)點(diǎn)存在明顯的CH4泄漏現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)為油田管理者提供了寶貴的排放數(shù)據(jù)和泄漏位置信息,有助于他們采取針對(duì)性的措施來減少CH4排放。隨著城市化進(jìn)程的加速,城市區(qū)域的CH4排放也呈現(xiàn)出增長趨勢。我們選取了一個(gè)具有代表性的大城市作為研究對(duì)象,利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)其城市區(qū)域內(nèi)的CH4排放進(jìn)行了監(jiān)測。通過精細(xì)化的數(shù)據(jù)處理和分析,我們發(fā)現(xiàn)城市區(qū)域的CH4排放主要來源于垃圾填埋場、污水處理廠等地方。城市交通和居民生活也是CH4排放的重要來源。這些發(fā)現(xiàn)為城市管理者提供了有針對(duì)性的減排建議,如優(yōu)化垃圾處理方式、加強(qiáng)污水處理廠的運(yùn)行管理等,以降低城市區(qū)域的CH4排放。通過對(duì)這兩個(gè)實(shí)例的分析,我們可以看到衛(wèi)星遙感技術(shù)在CH4監(jiān)測中具有廣闊的應(yīng)用前景。未來,隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,相信我們能夠更加準(zhǔn)確地監(jiān)測和評(píng)估CH4排放情況,為應(yīng)對(duì)全球氣候變化提供有力支持。六、CH4衛(wèi)星遙感監(jiān)測的挑戰(zhàn)與前景隨著全球氣候變化問題日益嚴(yán)重,CH4作為重要的溫室氣體之一,其排放的監(jiān)測和控制變得至關(guān)重要。衛(wèi)星遙感技術(shù)以其覆蓋范圍廣、時(shí)效性強(qiáng)等特點(diǎn),在CH4排放監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用。然而,CH4衛(wèi)星遙感監(jiān)測仍面臨諸多挑戰(zhàn)和前景。挑戰(zhàn)方面,CH4在大氣中的濃度相對(duì)較低,且其光譜特性與其他氣體相似,這增加了從復(fù)雜的大氣背景中準(zhǔn)確提取CH4信息的難度。大氣中CH4的時(shí)空分布不均,受到排放源、氣象條件等多種因素的影響,這要求遙感技術(shù)具備更高的精度和分辨率。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的獲取和處理涉及到復(fù)雜的算法和模型,對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)要求較高。前景方面,隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,CH4衛(wèi)星遙感監(jiān)測的準(zhǔn)確性和精度有望得到進(jìn)一步提高。未來,可以期待更高分辨率、更靈敏度的衛(wèi)星遙感儀器的出現(xiàn),以更好地捕捉CH4的排放動(dòng)態(tài)。隨著大數(shù)據(jù)和技術(shù)的發(fā)展,遙感數(shù)據(jù)的處理和分析將變得更加高效和準(zhǔn)確,有助于更好地監(jiān)測和控制CH4排放。CH4衛(wèi)星遙感監(jiān)測在應(yīng)對(duì)全球氣候變化中發(fā)揮著重要作用。雖然目前仍面臨一些挑戰(zhàn),但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新,相信未來CH4衛(wèi)星遙感監(jiān)測將取得更大的突破和發(fā)展。七、結(jié)論與建議本研究對(duì)溫室氣體CH4的衛(wèi)星遙感監(jiān)測進(jìn)行了初步探索,通過對(duì)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的收集、處理和分析,我們得出了一些重要的結(jié)論。衛(wèi)星遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)CH4氣體排放的有效監(jiān)測,具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)獲取快速、成本相對(duì)較低等優(yōu)勢。通過衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),我們可以獲取到地面CH4排放的空間分布和動(dòng)態(tài)變化信息,這對(duì)于我們理解CH4排放的規(guī)律、評(píng)估減排措施的效果具有重要的參考意義。本研究還發(fā)現(xiàn),衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)還可以與其他監(jiān)測手段相結(jié)合,形成一套完整的CH4排放監(jiān)測體系,為未來的氣候變化研究和政策制定提供更為準(zhǔn)確和全面的數(shù)據(jù)支持?;谝陨辖Y(jié)論,我們提出以下建議。應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)衛(wèi)星遙感技術(shù)在CH4排放監(jiān)測中的應(yīng)用,提高數(shù)據(jù)的精度和可靠性,為未來的氣候變化研究和政策制定提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。應(yīng)建立完善的CH4排放監(jiān)測體系,將衛(wèi)星遙感監(jiān)測與其他監(jiān)測手段相結(jié)合,形成一套完整的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),以更好地掌握CH4排放的動(dòng)態(tài)變化情況。還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)CH4排放源的識(shí)別和控制,通過制定有效的減排措施和政策,降低CH4排放對(duì)環(huán)境的影響。應(yīng)加強(qiáng)國際合作,共同推動(dòng)溫室氣體排放監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,為全球氣候變化研究和應(yīng)對(duì)做出更大的貢獻(xiàn)。參考資料:隨著工業(yè)化的快速發(fā)展,氣體分離技術(shù)在化工、環(huán)保、能源等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。其中,高分子氣體分離膜材料作為一種高效、節(jié)能、環(huán)保的分離技術(shù),受到了廣泛關(guān)注。CO2和CH4作為兩種常見的大氣組分,其分離技術(shù)在減緩氣候變化、提高能源利用效率等方面具有重要意義。本文將對(duì)CO2CH4高分子氣體分離膜材料的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。高分子氣體分離膜材料主要分為有機(jī)高分子和無機(jī)高分子兩大類。有機(jī)高分子包括聚合物、共聚物、嵌段共聚物等,無機(jī)高分子包括氧化鋁、氧化鋯、碳化硅等。這些材料通過特定的制備方法,如相轉(zhuǎn)化法、溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積法等,制備成具有不同孔徑、孔形和孔分布的分離膜。目前,制備CO2CH4高分子氣體分離膜的主要方法有:相轉(zhuǎn)化法、熱拉伸法等離子體處理法等。相轉(zhuǎn)化法制備的膜具有良好的滲透性和選擇性,但其制備過程中需要使用大量的有機(jī)溶劑,易產(chǎn)生環(huán)境污染;熱拉伸法制備的膜具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性,但其制備過程較為復(fù)雜,且難以控制孔徑和孔形;等離子體處理法制備的膜具有較好的親水性和憎油性,但其制備過程中需要使用高能等離子體,成本較高。CO2和CH4的分子直徑不同,使得CO2更容易在分離膜中擴(kuò)散。因此,提高CO2的選擇性是CO2CH4高分子氣體分離膜材料研究的重點(diǎn)。目前,研究者們通過改變膜的孔徑、孔形、孔分布等參數(shù),以及在膜中添加無機(jī)納米粒子、有機(jī)改性劑等方法,以提高CO2的選擇性。同時(shí),研究者們還發(fā)現(xiàn),在一定條件下,改變操作參數(shù)(如溫度、壓力等)可以提高CO2的滲透通量和選擇性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,高分子氣體分離膜材料在CO2CH4分離方面將會(huì)有更多的應(yīng)用。未來研究需要關(guān)注以下幾個(gè)方面:一是開發(fā)新型的高分子氣體分離膜材料,以提高CO2的選擇性和滲透通量;二是優(yōu)化制備方法,降低成本,提高生產(chǎn)效率;三是深入研究操作參數(shù)對(duì)CO2滲透通量和選擇性的影響,為實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù);四是拓展高分子氣體分離膜材料在其他領(lǐng)域的應(yīng)用,如H2OCHHeNe等混合氣的分離。CO2CH4高分子氣體分離膜材料的研究是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人類對(duì)環(huán)保要求的不斷提高,高分子氣體分離膜材料將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用,為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。甲烷(CH4)是一種重要的溫室氣體,其在大氣中的含量相對(duì)較低,但其溫室效應(yīng)能力卻比二氧化碳高得多。因此,對(duì)CH4的監(jiān)測對(duì)于理解和預(yù)測氣候變化具有重要意義。衛(wèi)星遙感作為一種快速、高效的監(jiān)測方法,已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文旨在探討溫室氣體CH4衛(wèi)星遙感監(jiān)測的初步研究,以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供參考。CH4是一種廣泛存在的溫室氣體,其來源主要包括自然源和人為源。自然源主要包括沼澤、濕地、農(nóng)田等地的自然排放,而人為源則主要包括煤炭開采、天然氣生產(chǎn)、廢物處理等人類活動(dòng)。CH4的危害主要表現(xiàn)在其對(duì)于大氣溫度上升的貢獻(xiàn),以及由此帶來的氣候變化和海平面上升等問題。衛(wèi)星遙感監(jiān)測CH4的方法主要包括間接方法和直接方法。間接方法是通過遙感測量地球表面的云量、大氣中的水汽含量等參數(shù),結(jié)合CH4在大氣中的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),反演出CH4的濃度。直接方法則是通過衛(wèi)星上的痕量氣體光譜儀,直接測量CH4在大氣中的光譜特征,得到其濃度。通過對(duì)比和分析衛(wèi)星遙感監(jiān)測和地面觀測站所得到的CH4濃度數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星遙感監(jiān)測的結(jié)果與實(shí)際觀測的結(jié)果具有較好的一致性。但在一些特殊區(qū)域和時(shí)間段內(nèi),由于大氣中的水汽含量較高或者其他因素的影響,衛(wèi)星遙感監(jiān)測的結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)一定偏差。為了減小這些偏差,我們需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善衛(wèi)星遙感監(jiān)測的方法和模型。本文初步探討了溫室氣體CH4衛(wèi)星遙感監(jiān)測的方法、來源、危害以及應(yīng)用前景。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,衛(wèi)星遙感監(jiān)測在CH4的監(jiān)測中具有一定的可行性和應(yīng)用前景。但由于大氣中各種因素的復(fù)雜性,衛(wèi)星遙感監(jiān)測的結(jié)果仍存在一定的偏差和不確定性。因此,我們需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善衛(wèi)星遙感監(jiān)測的方法和模型,提高其準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí),我們也應(yīng)該注意到,衛(wèi)星遙感監(jiān)測在CH4監(jiān)測中仍然存在一定的局限性。例如,衛(wèi)星遙感監(jiān)測無法提供CH4的具體排放源,無法進(jìn)行24小時(shí)不間斷監(jiān)測等。因此,我們需要在未來的研究中,進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用更高精度的衛(wèi)星遙感技術(shù)和其他輔助技術(shù)手段,提高CH4監(jiān)測的精度和廣度。隨著人類活動(dòng)的不斷增加,溫室氣體排放已經(jīng)成為全球變暖的主要因素。因此,準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地監(jiān)測溫室氣體排放和分布對(duì)于氣候變化研究和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。衛(wèi)星遙感作為一種高效的遠(yuǎn)程感知技術(shù),為溫室氣體監(jiān)測提供了新的視角和方法。本文將介紹溫室氣體的基本概念、分類及其產(chǎn)生原因,并探討衛(wèi)星遙感技術(shù)在溫室氣體監(jiān)測中的進(jìn)展與趨勢。溫室氣體是指那些能夠吸收和釋放紅外輻射的天然或人造氣體,主要包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等。這些氣體的排放主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、能源消耗、農(nóng)業(yè)活動(dòng)和生活垃圾等。過多的溫室氣體排放會(huì)導(dǎo)致全球氣候變暖,引發(fā)一系列環(huán)境問題,如冰川融化、海平面上升、物種滅絕等。衛(wèi)星遙感技術(shù)是一種利用衛(wèi)星傳感器獲取地球表面或大氣層中各種物質(zhì)和現(xiàn)象的信息的技術(shù)。根據(jù)監(jiān)測對(duì)象的不同,衛(wèi)星遙感技術(shù)可分為多種類型,如光學(xué)遙感、紅外遙感、雷達(dá)遙感等。在溫室氣體監(jiān)測中,主要使用光學(xué)遙感和紅外遙感技術(shù)。近年來,溫室氣體衛(wèi)星遙感測量已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展。例如,美國宇航局的陳舊的每日全球CO2觀測站(GOSAT)項(xiàng)目利用紅外光譜儀成功測量了全球CO2濃度。歐洲航天局的哥白尼計(jì)劃和加拿大的碳衛(wèi)星也提供了高精度的溫室氣體數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅提供了全球范圍內(nèi)溫室氣體的分布信息,還有助于科學(xué)家們更好地理解溫室效應(yīng)對(duì)全球氣候變化的影響。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的不斷發(fā)展,溫室氣體衛(wèi)星遙感測量將有望實(shí)現(xiàn)更高空間分辨率、更高時(shí)間分辨率和更低成本的觀測。通過多衛(wèi)星協(xié)同觀測,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室氣體的多角度、全方位的監(jiān)測,提高觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí),隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的不斷進(jìn)步,對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理和分析也將實(shí)現(xiàn)更高的自動(dòng)化和智能化。這將極大地促進(jìn)我們對(duì)溫室氣體排放和分布的理解,為氣候變化研究和環(huán)境保護(hù)提供更有價(jià)值的信息。溫室氣體衛(wèi)星遙感測量在氣候變化研究和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域具有重要意義。通過這種技術(shù),我們可以快速、準(zhǔn)確地獲取全球溫室氣體數(shù)據(jù),進(jìn)而評(píng)估和預(yù)測氣候變化的發(fā)展趨勢。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,未來溫室氣體衛(wèi)星遙感測量將有望實(shí)現(xiàn)更高精度、更高頻次的觀測,為應(yīng)對(duì)氣候變化和推進(jìn)環(huán)保事業(yè)提供更強(qiáng)有力的支持。因此,我們應(yīng)繼續(xù)和研究這一領(lǐng)域的最新進(jìn)展,以便更好地應(yīng)對(duì)全球氣候變化帶來的挑戰(zhàn)。溫室氣體指的是大氣中能吸收地面反射的長波輻射,并重新發(fā)射輻射的一些氣體,如水蒸氣、二氧化碳、大部分制冷劑等。它們的作用是使地球表面變得更暖,類似于溫室截留太陽輻射,并加熱溫室內(nèi)空氣的作用。這種溫室氣體使地球變得更溫暖的影響稱為“溫室效應(yīng)”。水汽(H?O)、二氧化碳(CO?)、氧化亞氮(N?O)、氟利昂、甲烷(CH?)等是地球大氣中主要的溫室氣體。截至2023年6月,過去10年,全球溫室氣體排放量創(chuàng)下“歷史新高”,每年排放的二氧化碳高達(dá)540億噸,導(dǎo)致全球以前所未有的速度變暖。2023年11月15日,聯(lián)合國世界氣象組織(WMO)發(fā)布《2022年全球溫室氣體公報(bào)》。12月1日,中國氣象局發(fā)布《2022年中國溫室氣體公報(bào)》。溫室氣體(GHGGreenhouseGas):指任何會(huì)吸收和釋放紅外線輻射并存在大氣中的氣體。京都議定書中規(guī)定控制的6種溫室氣體為:二氧化碳(CO?)、甲烷(CH?)、氧化亞氮(N?O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)。地球的大氣中重要的溫室氣體包括下列數(shù)種:二氧化碳(CO?)、臭氧(O3)、氧化亞氮(N?O)、甲烷(CH4)、氫氟氯碳化物類(CFCs,HFCs,HCFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)等。由于水蒸氣及臭氧的時(shí)空分布變化較大,因此在進(jìn)行減量措施規(guī)劃時(shí),一般都不將這兩種氣體納入考慮。至于在1997年于日本京都召開的聯(lián)合國氣候化綱要公約第三次締約國大會(huì)中所通過的《京都議定書》,明訂針對(duì)六種溫室氣體進(jìn)行削減,包括上述所提及之:二氧化碳(CO?)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N?O)、氫氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)。其中以后三類氣體造成溫室效應(yīng)的能力最強(qiáng),但對(duì)全球升溫的貢獻(xiàn)百分比來說,二氧化碳由于含量較多,所占的比例也最大,約為25%。大氣中的二氧化碳(CO?)是植物光合作用合成碳水化合物的原料,它的增加可以增加光合產(chǎn)物,無疑對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利。同時(shí),它又是具有溫室效應(yīng)的氣體,對(duì)地球熱量平衡有重要影響,因此它的增加又通過影響氣候變化而影響農(nóng)業(yè)。大氣中具有溫室效應(yīng)的微量氣體還有甲烷、氯氟烴、一氧化碳、臭氧等,總的溫室效應(yīng)中二氧化碳的作用約占一半,其余為以上各種微量氣體的作用。二氧化碳濃度有逐年增加的趨勢,50年代其質(zhì)量分?jǐn)?shù)年平均值約315×10-6,70年代初已增加至325×10-6,已超過345×10-6,平均每年增加0-2×10-6,或每年約以3%的速度增長。綜合多數(shù)測定結(jié)果,在工業(yè)革命以前的二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為275×10-6。大氣中二氧化碳濃度增加的主要原因是工業(yè)化以后大量開采使用礦物燃料。1860年以來,由燃燒礦物質(zhì)燃料排放的二氧化碳,平均每年增長率為22%,而近30年各種燃料的總排放量每年達(dá)到50億噸左右。大氣中二氧化碳增加的另一個(gè)主要原因是采伐樹木作燃料。森林原是大氣碳循環(huán)中的一個(gè)主要的“庫”,每平方米面積的森林可以同化1-2kg的二氧化碳??撤ド謩t把原本是二氧化碳的“庫”變成了又一個(gè)向大氣排放二氧化碳的“源”。據(jù)世界糧農(nóng)組織(FAO,1982)估計(jì),70年代末期每年約采伐木材24億立方米,其中約有一半作為燃柴燒掉,由此造成的二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加量每年可達(dá)4×10-6左右。根據(jù)以上綜合分析,如果按現(xiàn)二氧化碳等溫室氣體濃度的增加幅度,到21世紀(jì)30年代,二氧化碳和其它溫室氣體增加的總效應(yīng)將相當(dāng)于工業(yè)化前二氧化碳濃度加倍的水平,可引起全球氣溫上升5-5℃超過人類歷史上發(fā)生過的升溫幅度。由于氣溫升高,兩極冰蓋可能縮小,融化的雪水可使海平面上升20-140cm,對(duì)海岸城市會(huì)有嚴(yán)重的直接影響。甲烷分子是天然氣的主要成份,是一種潔凈的能源氣體,同時(shí)它是大氣中一種重要的溫室氣體,其吸收紅外線的能力是二氧化碳的26倍左右,其溫室效應(yīng)要比二氧化碳高出22倍,占整個(gè)溫室氣體貢獻(xiàn)量的15%,其中空氣中的含量約為2ppm。由奶牛和垃圾場產(chǎn)生的甲烷也是溫室氣體,這些溫室氣體比二氧化碳效力強(qiáng)得多,但在大氣中存留的時(shí)間要短得多。甲烷是在缺氧環(huán)境中由產(chǎn)甲烷細(xì)菌或生物體腐敗產(chǎn)生的,沼澤地每年會(huì)產(chǎn)生150Tg(1T=1012)消耗50Tg,稻田產(chǎn)生100Tg消耗50Tg,牛羊等牲畜消化系統(tǒng)的發(fā)酵過程產(chǎn)生100-150Tg,生物體腐敗產(chǎn)生10-100Tg,合計(jì)每年大氣層中的甲烷含量會(huì)凈增350Tg左右。它在大氣中存在的平均壽命在8年左右,可以通過下面的化學(xué)反應(yīng):一氧化二氮在大氣層中的存在壽命是150年左右,盡管在對(duì)流層中是化學(xué)惰性的,但是可以利用太陽輻射的光解作用在同溫層中將其中的90%分解,剩下的10%可以和活躍的原子氧O(1D)反應(yīng)而消耗掉。即使如此大氣層中的N2O仍以每年5-3Tg的速度凈增。氯氟碳化合物(CFC-11和CFC-12),它們?cè)趯?duì)流層中也是化學(xué)惰性的,但也可在同溫層中利用太陽輻射光解掉或和活性氧原子反應(yīng)消耗掉。溫室氣體之所以有溫室效應(yīng),是由于其本身有吸收紅外線(一種熱輻射)的能力。溫室氣體吸收紅外線的能力是由其本身分子結(jié)構(gòu)所決定的。在分子中存在著非極性共價(jià)鍵和極性共價(jià)鍵。分子也分為極性分子和非極性分子。分子極性的強(qiáng)弱可以用偶極矩μ來表示。而只有偶極矩發(fā)生變化的振動(dòng)才能引起可觀測的紅外吸收光譜,則擁有偶極矩的分子就是紅外活性的;而Δμ=0的分子振動(dòng)不能產(chǎn)生紅外振動(dòng)吸收的,則是非紅外活性的。也就是說,溫室氣體是擁有偶極矩的紅外活性分子,所以才擁有吸收紅外線,保存紅外熱能的能力。大氣中主要的溫室氣體是水汽(H2O),水汽所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)大約占整體溫室效應(yīng)的60%-70%,其次是二氧化碳(CO?)大約占了26%,其他的還有臭氧(O?),甲烷(CH?),氧化亞氮(N?O)全氟碳化物(PFCs)、氫氟碳化物(HFCs)、含氯氟烴(HCFCs)及六氟化硫(SF6)等。1820年之前,沒有人問過地球是如何獲取熱量的這一問題。正是在那一年,讓-巴普蒂斯特-約瑟夫·傅里葉(1768-1830年,法國數(shù)學(xué)家與埃及學(xué)家),回到法國后,他整年披著一件大衣,將大部分時(shí)間用于對(duì)熱傳遞的研究。他得出的結(jié)論是:盡管地球確實(shí)將大量的熱量反射回太空,但大氣層還是攔下了其中的一部分并將其重新反射回地球表面。他將此比作一個(gè)巨大的鐘形容器,頂端由云和氣體構(gòu)成,能夠保留足夠的熱量,使得生命的存在成為可能。他的論文《地球及其表層空間溫度概述》發(fā)表于1824年。當(dāng)時(shí)這篇論文沒有被看成是他的最佳之作,直到19世紀(jì)末才被人們重新記起。其實(shí)只因?yàn)榈厍蚣t外線在向太空的輻射過程中被地球周圍大氣層中的某些氣體或化合物吸收才最終導(dǎo)致全球溫度普遍上升,所以這些氣體的功用和溫室玻璃有著異曲同工之妙,都是只允許太陽光進(jìn),而阻止其反射,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)保溫、升溫作用,因此被稱為溫室氣體。其中既包括大氣層中原來就有的水蒸氣、二氧化碳、氮的各種氧化物,也包括近幾十年來人類活動(dòng)排放的氫氟碳化物(HFCs)、氫氟化物、全氟化物(PFCs)、硫氟化物(SF6)、氯氟化物(CFCs)等。種類不同吸熱能力也不同,每分子甲烷的吸熱量是二氧化碳的21倍,氮氧化合物更高,是二氧化碳的270倍。不過和人造的某些溫室氣體相比就不算什么了,為止吸熱能力最強(qiáng)的是氫氟碳化物(HFCs)和全氟化物(PFCs)。氣候變化及其影響是多尺度、全方位、多層次的,正面和負(fù)面影響并存,但負(fù)面影響更受關(guān)注。全球變暖對(duì)許多地區(qū)的自然生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生了影響,如氣候異常、海平面升高、冰川退縮、凍土融化、河(湖)冰遲凍與早融、中高緯生長季節(jié)延長、動(dòng)植物分布范圍向極區(qū)和高海拔區(qū)延伸、某些動(dòng)植物數(shù)量減少、一些植物開花期提前,等等。水蒸氣為最大的溫室氣體,其高出二氧化碳近兩個(gè)數(shù)量級(jí),但其受高度、緯度的影響較大,受水域和季風(fēng)的氣候影響也較大,相對(duì)的:絕對(duì)濕度大的海洋性氣候受人工排放的濕室氣體影響不明顯,海拔較高、高緯度、干旱地區(qū)等絕對(duì)濕度較低的地區(qū)受人工溫室氣體的影響較大。例如中國的天山山脈處于內(nèi)陸高海拔地區(qū),雪線明顯上移。美國、歐洲等地區(qū)濕度較大人工溫室氣體加速水汽對(duì)流反而造成極端的低溫和高溫天氣。若沒有水蒸氣的影響,人工溫室氣體總體會(huì)造成溫度上升,但水蒸氣的存在使得大氣湍流增加、氣候趨于極端。美國環(huán)境保護(hù)署認(rèn)定,二氧化碳等溫室氣體是空氣污染物,“危害公眾健康與人類福祉”,人類大規(guī)模排放溫室氣體足以引發(fā)全球變暖等氣候變化。溫室氣體的增加對(duì)氣候和生態(tài)系統(tǒng)的影響是一個(gè)更為復(fù)雜的問題。二氧化碳增加雖然有利于增加綠色植物的光合產(chǎn)物,但它的增加引起的氣溫和降水的變化,會(huì)影響和改變氣候生產(chǎn)潛力,從而改變生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力和農(nóng)業(yè)的土地承載力。這種因氣候變化而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)的間接影響,可能大大超過二氧化碳本身對(duì)光合作用的直接影響。按照氣候模擬試驗(yàn)的結(jié)果,二氧化碳加倍以后,可能造成熱帶擴(kuò)展,副熱帶、暖熱帶和寒帶縮小,寒溫帶略有增加,草原和荒漠的面積增加,森林的面積減少。二氧化碳和氣候變化可能影響到農(nóng)業(yè)的種植決策、品種布局和品種改良、土地利用、農(nóng)業(yè)投入和技術(shù)改進(jìn)等一系列問題。因此在制定國家的發(fā)展戰(zhàn)略和農(nóng)業(yè)的長期規(guī)劃時(shí),應(yīng)該考慮到二氧化碳增加可能導(dǎo)致的氣候和環(huán)境的變化背景。這個(gè)問題對(duì)于面臨人口膨脹和人均資源貧乏兩大壓力的我國,顯得尤為重要和緊迫。截至2023年6月,過去10年,全球溫室氣體排放量創(chuàng)下“歷史新高”,每年排放的二氧化碳高達(dá)540億噸,導(dǎo)致全球以前所未有的速度變暖。英國利茲大學(xué)普里斯特利氣候未來中心主任皮爾斯·福斯特教授指出,全球的長期變暖率目前處于高位,罪魁禍?zhǔn)资怯惺芬詠碜罡咚降臏厥覛怏w排放?;剂先紵秊槎趸既藶榕欧胖饕獊碓?,企業(yè)/產(chǎn)業(yè)于因應(yīng)時(shí),可資減量之方向包括:廢棄物減量,以降低廢棄物焚化、掩埋或其他物理化學(xué)處理程序之負(fù)荷。甲烷(CH?)多屬天然排放,自然界的生物厭氧腐解作用本會(huì)有CH?之排放,如水體流動(dòng)性不高之湖泊、濕地等均有較高貢獻(xiàn)。而人為活動(dòng)造成的CH?排放因素則有自然水體受生活污水及工業(yè)廢水的污染、農(nóng)業(yè)畜牧活動(dòng)及工業(yè)制造程序等。氧化亞氮(N?O)人為排放源多為農(nóng)業(yè)/畜牧之相關(guān)活動(dòng),工業(yè)程序之排放則以需用氮元素相關(guān)化工原料制程為主如硝酸、己二酸(以硝酸為反應(yīng)原料之一)等。農(nóng)業(yè)/畜牧業(yè):提高相關(guān)化學(xué)品反應(yīng)主產(chǎn)品生成率(程序替代或設(shè)備改良方式均可達(dá)成)。氫氟碳化物(HFCs)、六氟化硫(SF6)、全氟碳化物(PFCs)排放減量氫氟碳化物(HFCs)、六氟化硫(SF6)、全氟碳化物(PFCs)、多用于替代蒙特爾議定書列管破壞臭氧層物質(zhì)(ODS):氟氯碳化物(CFCs)。HFCs、PFCs相關(guān)用途包括冰箱空調(diào)冷媒、滅火劑、氣膠、清洗溶劑、發(fā)泡劑等;而SF6則有用于絕緣氣體、滅火劑等。該三類管制溫室氣體于制造及使用階段均可能造成排放。選用CFCs替代品時(shí),同時(shí)考量GWPs(GlobalWarmingPotentials)低者。GWPs參見表列。用于清洗溶劑時(shí),配合其他清洗程序及清洗設(shè)施改善,提升清洗效率,降低清洗溶劑用量。發(fā)達(dá)國家在減少溫室氣體排放方面主要是采取具有綜合性的經(jīng)濟(jì)和財(cái)政政策,包括:自愿協(xié)議、能源/二氧化碳稅、排放貿(mào)易、可再生能源或熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)配額、能源效率標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)可再生能源等的直接資金鼓勵(lì)如優(yōu)惠費(fèi)率、贈(zèng)款、免稅措施等等。但是這些政策隨著實(shí)施情況的差別,也在發(fā)生不斷變化。以能源/CO?稅收為例,已經(jīng)從單純稅收向“稅收+補(bǔ)貼”的形式轉(zhuǎn)變。從20世紀(jì)90年代初一些發(fā)達(dá)國家為了提高財(cái)政收入和/或降低對(duì)國外石油供應(yīng)的依賴程度而開始實(shí)行能源或以燃料碳含量為依據(jù)的CO?稅。由于能源/CO?稅具有減少能源消費(fèi)和溫室氣體排放的作用,許多發(fā)達(dá)國家都把能源/二氧化碳稅作為減少溫室氣體排放的重要措施。但是,后來,為了避免能源/二氧化碳稅影響本國工業(yè)在世界市場上的競爭力,一些國家對(duì)高耗能部門實(shí)行了低稅率,挪威降低了海上油氣生產(chǎn)的CO?稅率,瑞典制造業(yè)的CO?稅率已經(jīng)改為標(biāo)準(zhǔn)稅率的35%,某些能源密集型工業(yè)的稅率也已經(jīng)降低到接近為零稅率,英國的能源密集型工業(yè)的稅率僅為標(biāo)準(zhǔn)稅率的20%。為了激勵(lì)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展,又避免影響本國工業(yè)在國際市場的競爭力,很多國家變稅收為補(bǔ)貼。實(shí)行了對(duì)可再生能源和熱電聯(lián)產(chǎn)等高能效技術(shù)的稅收優(yōu)惠或減免政策,以鼓勵(lì)其供應(yīng)和消費(fèi)。從供應(yīng)端來說,主要包括對(duì)與可再生能源生產(chǎn)或熱電聯(lián)產(chǎn)相關(guān)的各種稅收如生產(chǎn)稅、固定資產(chǎn)稅、增值稅、進(jìn)口關(guān)稅等的優(yōu)惠或減免。英國政府為熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展制定了稅收優(yōu)惠政策。2002年,英國的熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)為4700MW,按照政府的目標(biāo)在2010年時(shí)要建成高效的熱電聯(lián)產(chǎn)10000MW,為此英國政府對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)不征收氣候變化稅,并以稅收優(yōu)惠的形式對(duì)投資熱電聯(lián)產(chǎn)的企業(yè)提供投資補(bǔ)助。法國對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)減少50%的企業(yè)稅,地方政府可以將減少率提高到最多100%。對(duì)可再生能源的使用也實(shí)施了稅收優(yōu)惠政策通過稅收優(yōu)惠和降低增值稅率,企業(yè)用于購買可再生能源設(shè)備的成本將降低15%,同時(shí),對(duì)可再生能源投資的企業(yè)一年以后可以享受加速折舊的政策。2009年12月7日,美國環(huán)保署(EPA)署長麗莎·杰克森重申溫室氣體會(huì)對(duì)公眾健康和自然環(huán)境造成威脅,呼吁政府加大清潔空氣法案執(zhí)行力度,并稱美國環(huán)保署正在考慮制定新條例,以進(jìn)一步限制發(fā)電廠、煉油廠、化工廠和水泥廠的廢氣排放。當(dāng)?shù)貢r(shí)間2022年3月21日,美國證券交易委員會(huì)(SEC)提出新規(guī),首次要求美國上市公司在其業(yè)務(wù)報(bào)告中除了向投資者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供財(cái)務(wù)及面臨風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)據(jù)信息之外,還需提供其企業(yè)的溫室氣體排放量以及氣候變化對(duì)其影響的相關(guān)信息。中國政府高度重視并積極應(yīng)對(duì)氣候變化。2007年,中國政府成立了由溫家寶總理任組長的“國家應(yīng)對(duì)氣候變化領(lǐng)導(dǎo)小組”。同年,中國政府發(fā)布了《中國應(yīng)對(duì)氣候變化國家方案》,這是發(fā)展中國家第一個(gè)應(yīng)對(duì)氣候變化的國家級(jí)方案。方案中提出到2010年中國單位GDP能耗在2005年基礎(chǔ)上減少20%左右的目標(biāo)。中國政府還在《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中,提出到2010年使可再生能源消費(fèi)量達(dá)到能源消費(fèi)總量的10%,到2020年達(dá)到15%左右。為確保這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),中國政府采取了一系列強(qiáng)有力的相關(guān)政策措施,成效顯著。2013年,中國將全面開展省級(jí)應(yīng)對(duì)氣候變化方案工作,以確保應(yīng)對(duì)氣候變化國家方案的切實(shí)貫徹實(shí)施。中國的經(jīng)濟(jì)刺激方案安排了2100億用于節(jié)能減排和生態(tài)工程,3700億用于調(diào)整結(jié)構(gòu)和技術(shù)改造。民生工程為4000億,主要是保障性住房建設(shè),將積極采用節(jié)能環(huán)保材料;農(nóng)村的民生工程3700億,目標(biāo)是以可持續(xù)、環(huán)保的方式提高農(nóng)村生活水平。在努力應(yīng)對(duì)氣候變化的同時(shí),需要強(qiáng)調(diào)的是,中國是一個(gè)人均GDP只有3000美元的低收入發(fā)展中國家。按照聯(lián)合國的貧困標(biāo)準(zhǔn),中國尚有5億貧困人口。中國別無選擇,面臨著發(fā)展經(jīng)濟(jì)、消除貧困和減緩溫室氣體排放的多重壓力。在這一過程中,國際社會(huì)相信中國會(huì)在力所能及的范圍內(nèi),積極采取措施應(yīng)對(duì)氣候變化。國際社會(huì)均希望哥本哈根會(huì)議能夠達(dá)成積極成果。我們認(rèn)為,哥本哈根會(huì)議成功的關(guān)鍵在于能否把協(xié)定和《京都議定書》的要求落到實(shí)處。發(fā)達(dá)國家整體上到2020年應(yīng)在1990年水平上至少減排25%-40%。非議定書的發(fā)達(dá)國家締約方應(yīng)當(dāng)承諾遵守具有可比性的定量減排目標(biāo)。發(fā)達(dá)國家應(yīng)當(dāng)履行規(guī)定的義務(wù),向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移技術(shù)并提供金融支持,使發(fā)展中國家能夠有效地應(yīng)對(duì)氣候變化。應(yīng)當(dāng)為遵守規(guī)定、金融支持和技術(shù)轉(zhuǎn)移建立起恰當(dāng)?shù)臋C(jī)制和制度保證。發(fā)展中在得到發(fā)達(dá)國家“可測量、可報(bào)告和可核實(shí)的”資金、技術(shù)和能力建設(shè)的支持下,在可持續(xù)發(fā)展的框架下,根據(jù)本國國情采取適當(dāng)?shù)臏p緩行動(dòng)。當(dāng)前,全球金融危機(jī)加劇,給各國應(yīng)對(duì)氣候變化工作帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。但由于氣候變化是更為長期和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),國際社會(huì)應(yīng)對(duì)氣候變化的決心不能動(dòng)搖、行動(dòng)不能松懈、力度不能減弱。事實(shí)上,國際金融危機(jī)如果處理得當(dāng),也可以化挑戰(zhàn)為機(jī)遇,達(dá)到既保護(hù)氣候又促進(jìn)發(fā)展的雙贏局面。中國將本著對(duì)本國人民、對(duì)全人類利益高度負(fù)責(zé)的態(tài)度,采取積極措施應(yīng)對(duì)氣候變

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