非洲和中东是全球能源经济的核心区域，同时也是全球碳循环与气候模型中的重要不确定性来源。然而长期以来，与油气开采、加工相关的二氧化碳排放长期未被充分纳入官方能源统计与温室气体清单，如何独立、及时、准确地核算这些区域的碳排放，已成为支撑气候行动的关键。

针对上述问题，清华大学地球系统科学系刘竹教授研究团队联合荷兰气象研究所研究人员，提出基于卫星观测独立核算非洲和中东地区人为二氧化碳排放的方法体系。研究建立了一套不依赖传统清单空间信息或代理数据的独立卫星核算与验证工具，能够在清单不完整或滞后的地区有效追踪排放、填补数据空白。随着即将发射的能够同时观测二氧化碳和二氧化氮的新一代卫星（如CO2M、TANGO），该方法有望进一步提升排放因子和碳排放估算的精度，为构建独立、透明的全球碳排放核算体系奠定基础。

研究基于TROPOMI卫星的NO₂观测，通过DECSO反演算法获得自上而下（top-down）的总NO_x排放；在扣除土壤源NO_x后，得到人为源NO_x排放；再结合清单的CO₂与NO_x排放因子比值，反演得到卫星约束的二氧化碳排放。研究以2019年为例，覆盖北半球非洲、中东和欧洲三个区域，空间分辨率为0.2° × 0.2°。与依赖人口、排放源地理位置、土地利用等代理数据进行空间分配的传统清单不同，该方法的排放空间分布直接来源于卫星观测，从而显著降低了代理数据带来的空间分配不确定性，并能够独立识别清单中缺失或被低估的排放源。

图1 2019年卫星反演二氧化碳排放的空间分布及其与清单的对比

研究发现，2019年北半球非洲、中东和欧洲三个区域的卫星反演二氧化碳排放合计为7.2 ± 0.6 Gt，清单的6.3 ± 0.2 Gt比卫星估算低约13%。分区域来看，卫星估算相比传统清单在非洲、中东和欧洲差异分别为28%、30%和15%。进一步分析表明，约35%的低估来自卫星“新识别”到的排放源，这些排放在卫星观测中信号明确，但在传统清单中几乎为零。此类新识别排放合计约332 Tg CO₂，其中98%集中于非洲和中东，且与油气基础设施高度关联。

图2 国家尺度新识别二氧化碳排放量及其与油气设施相关性

研究表明，传统清单对城市与工业区等已知排放源同样存在系统性低估（约8.4%）。在国家尺度上，阿尔及利亚、伊朗、埃及、伊拉克等国的低估幅度分别达到45%、34%、50%和51%。通过对清单部门结构的分析，研究指出，交通部门在二氧化碳与氮氧化物清单中的贡献存在明显不一致，是造成排放因子偏差的重要原因之一。

相关研究成果以“卫星观测揭示非洲和中东二氧化碳排放的低估”（Satellite observations reveal underestimation of CO2 emissions in Africa and the Middle East）为题，于2026年7月31日在《科学进展》（Science Advances）期刊在线发表。法国气候与环境科学实验室（LSCE）博士后、清华大学地球系统科学系博士毕业生林晓娟为论文第一作者，清华大学地球系统科学系刘竹教授与荷兰气象研究所Ronald van der A研究员为论文共同通讯作者。合作者包括荷兰皇家气象研究所的Jos de Laat研究员，Jieying Ding研究员和Henk Eskes研究员。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、碳中和与能源智联国际大科学计划等项目支持。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aee1447

供稿：林晓娟 刘竹

编辑：王佳音

审核：俞乐