MEIC

多尺度排放清单模型（Multi-resolution Emission Inventory model for Climate and air pollution research，简称MEIC）是由中国多尺度排放清单模型（Multi-resolution Emission Inventory for China）发展而来的人类活动大气排放模拟平台。

模型由清华大学自2010年起开发并维护，旨在构建高分辨率的全球范围多尺度人为源温室气体与大气污染物排放清单数据库，并通过云计算平台向科学界共享数据产品，进而为相关科学研究、政策评估和空气质量管理工作提供基础排放数据支持。

发展目标

气候变化、冰盖破坏、臭氧层空洞、光化学污染、霾污染等一系列气候与环境问题的出现和演变，都与人类活动向大气排放的各类温室气体和污染物有关。如何准确估算这些物质的排放量和时空分布，表征和预测排放的时空变化，探究人类活动对排放变化的影响机制，都是大气科学与气候变化领域关注的前沿问题，也是全人类现今面临的共同挑战和我国生态文明建设的重大需求。

我国的排放源体系在世界上技术构成最复杂、时空变化最迅速，进而对于人类活动大气排放的准确定量、及时更新和高分辨率表征提出了难度极高的技术要求。近二十年来，清华大学在863计划、973计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金和大气重污染成因与治理攻关项目等科研计划的长期持续支持下，在大气成分排放定量表征方面取得重要进展，建立了符合我国实际国情、具备自身技术特色和完全自主知识产权的高时空分辨率大气污染源排放清单技术体系。在这一技术体系支撑下，清华大学开发了中国多尺度排放清单模型（Multi-resolution Emission Inventory for China，简称MEIC），构建了统一的源分类分级体系和排放因子数据库，研发了基于技术和动态过程的排放源表征方法，开发了与主流大气化学模型无缝链接的多尺度高分辨率排放源模式，并进一步集成云计算和大数据技术，实现了排放清单的实时动态计算和在线下载。

在此基础上，MEIC团队联合中国碳核算数据库团队、生态环境部环境规划院多个机构和研究团队，通过研发多源大数据智能融合与建模技术，发展基于大数据的高时空分辨率排放动态表征新方法，建立面向全球气候与大气污染研究需求的多尺度排放清单模型平台（Multi-resolution Emission Inventory model for Climate and air pollution research，简称仍为MEIC），构建长时间序列、高时空分辨率、动态更新的全球多尺度大气成分排放数据库，以提升我国在全球大气成分排放核算领域的研究水平，为全球气候变化和大气污染研究提供基础排放数据。

模型通过在线数据平台提供全球范围多个尺度的人类活动大气排放数据。目前可通过数据平台在线下载的排放数据包括：

1. 1970年至今的全球化石燃料燃烧与水泥过程二氧化碳排放；

2. 1990年至今的中国9种大气污染物及二氧化碳排放；

3. 2015-2060年中国未来大气成分排放情景数据集；

4. 科学界通过在线数据平台共享的各类大气排放清单数据集。

目前，基于MEIC模型开发的人类活动大气成分排放数据已被国内外众多研究机构和业务单位广泛使用，在国际上支持了MICS-Asia、HTAP、CEDS等多个大型研究计划，在国内被广泛用于污染来源成因分析、空气质量预报预警、大气污染防治政策评估等科研和业务工作。

我们将持续努力，将MEIC模型打造成开放的、世界一流的研究平台，构建高精度、高分辨率、更新及时的全球大气成分排放数据库，为科学研究和管理决策提供高质量的数据支撑。

模型特色

• 基于统一的方法学和基础数据建立，版本化管理，持续动态更新；
• 集成了最新的排放动态表征技术和本地化的排放因子数据库；
• 提供与模式无缝链接的多尺度、多组分网格化排放数据；
• 基于云计算和大数据技术，提供排放数据的在线计算和下载；
• 能够将不同来源的排放清单耦合生成统一格式的排放再分析数据产品。

发展历程

MEIC开发工作始于2010年，通过不断迭代开发至今已形成五个版本：

• v1.0版本，2012年开发完成，构建了MEIC模型的基本技术框架，编制了1990-2010年中国多污染排放清单；
• v1.2版本，2015年开发完成，建立了云计算和大数据平台，MEIC网站上线运行，提供网格化排放数据在线计算和下载；同时对中国能耗数据、排放因子等基础数据进行了系统修正，更新了排放时空分配参数，中国大气污染物排放清单数据更新至2012年；
• v1.3版本，2018年开发完成，针对《大气十条》实施以来大规模污染治理对中国排放变化的影响进行了精细化模拟表征，中国大气污染物排放清单数据更新至2017年；
• v1.4版本，2021年开发完成，系统模拟表征了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》实施以来的结构调整和污染治理措施对中国排放变化的影响，更新了水泥和农村民用的排放源表征技术，中国大气污染物及碳排放清单数据更新至2020年；
• v2.0版本，2022年开发完成，升级了云计算和大数据平台，支持多尺度排放清单数据再分析和共享；模型拓展至全球尺度，提供全球1970年以来化石燃料燃烧与水泥过程二氧化碳排放；中国部分更新了钢铁、水泥等重点源的排放源表征技术，清单数据更新至2021年，并对1990年以来的排放数据序列进行了更新。

开发团队

MEIC模型由下列机构和团队开发维护：

• 清华大学
• 中国碳核算数据库团队
• 生态环境部环境规划院

DPEC

大气成分未来排放情景数据是开展气候变化影响与应对、未来空气质量变化及影响评估、大气污染与气候变化相互作用、减污降碳协同增效等相关领域研究的重要基础。中国是全球温室气体和大气污染物排放大国，在“碳达峰碳中和”背景下的未来排放趋势走向是科学家和决策者共同关心的问题。

国内外学者针对中国未来大气成分排放情景已开展了诸多研究，分析了大气成分排放变化的驱动因素，并在全球（包含中国）和区域尺度构建了一系列排放情景。其中，为支持国际耦合模式比较计划（CMIP）而开发的一系列全球排放情景数据集在相关研究中得到了广泛应用。然而，全球排放情景中对中国的排放刻画往往比较粗糙，难以准确表征中国的复杂排放源体系和及时反映中国排放的快速动态变化。以面向CMIP6开发的SSP-RCP全球排放情景数据为例，由于其未充分考虑中国自2013年“大气十条”实施以来的污染快速治理进程，情景中2013年以后中国地区的排放量和变化趋势均与实际情况相差巨大。而国内学者开发的大多数排放情景均未考虑与全球社会经济情景（SSP）和气候目标约束（RCP）的衔接，且目前尚没有可公开获得的排放情景数据供研究者使用。

针对上述问题，清华大学在国家自然科学基金、科技部重点研发计划、能源基金会的持续支持下，开发了中国未来排放动态评估模型（Dynamic Projection model for Emissions in China，简称DPEC）。模型旨在评估社会经济发展、全球气候治理、碳达峰碳中和目标、减污降碳协同等一系列背景下中国主要大气成分（包括主要大气污染物及温室气体）的未来排放动态变化，并通过大数据平台向科学界共享排放情景数据，为相关领域科学研究和政策评估提供基础数据支持。

DPEC模型的核心功能是基于技术演替的未来排放变化动态模拟。其一方面融合了中国多尺度排放清单模型（MEIC）中700多种污染源的历史技术演替过程，并在此基础上根据不同社会经济发展和政策演进情景模拟未来各类污染源的技术演变进程及其对排放的影响；另一方面无缝衔接全球综合评估模型中国嵌套版本GCAM-China，将社会经济情景（SSP）和气候目标约束（RCP）下的未来能源需求与供应情景与各类污染源的技术演替模型逐一映射，从而实现了在不同社会经济情景和气候目标约束下中国未来大气成分排放变化的精细化模拟。最后，通过与多尺度排放清单再分析与共享平台链接，DPEC模型可向科学界在线提供中国未来不同情景下的网格化大气成分排放数据，数据格式与MEIC模型提供的数据格式一致。

目前DPEC模型提供三组排放情景数据集。第一组情景数据集 （v1.0）共包含六套排放情景，时间范围覆盖2015-2050年，由五组气候情景（SSP1-26、SSP2-45、SSP3-70、SSP4-60、SSP5-85）和三组污染控制政策（当前政策，BAU；强化政策，ECP；最佳政策，BHE）组合而成。其中气候情景与CMIP6的SSP-RCP情景矩阵衔接，社会经济驱动、气候目标约束、能源转型路径与CMIP6中对应的气候情景一致；污染控制政策方面全面考虑了中国当前和未来的各类大气污染控制措施，BAU、ECP和BHE相当于CMIP6污染控制情景中的Weak、Medium和Strong。组合而成的六套情景分别为SSP1-26-BHE、SSP1-26-ECP、SSP2-45-ECP、SSP3-70-BAU、SSP4-60-BAU和SSP5-85-BHE，覆盖了CMIP6中全部Tier-1情景和部分Tier-2情景。验证评估表明DPEC情景能够较为准确地重现2015-2020年的中国大气成分变化，纠正了CMIP情景中的错误趋势。该组情景的相关细节参见Tong et al., 2020。

第二组情景数据集（v1.1）共包含六套排放情景，与v1.0相比，v1.1增加了碳中和气候情景，时间范围覆盖拓展至2015-2060年，以支持碳达峰碳中和背景下的中国未来大气成分变化及影响研究。碳中和气候情景假设中国于2060年实现碳排放中和，碳排放路径介于RCP1.9和RCP2.6之间。六套情景分别为SSP1-Netrality-BHE、SSP1-19-BHE、SSP1-26-BHE、SSP2-45-BHE、SSP2-45-ECP和SSP4-60-BAU，为便于理解，将这六套情景分别命名为Ambitious-pollution-Neutral-goal、Ambitious-pollution-1.5℃-goal、Ambitious-pollution-2℃-goal、 Ambitious-pollution-NDC-goal、Current-goals和Baseline。该组情景的相关细节参见Cheng et al., 2021。

第三组情景数据集（v1.2）共包含六套排放情景，分别是early peak-net zero-clean air, on-time peak-net zero-clean air, on-time peak-clean air, clean air和baseline五组情景。baseline由SSP1社会经济情景驱动，不考虑额外的气候与污染控制政策；clean air在baseline基础上逐步实施最佳污染控制（BHE）；on-time peak-clean air在clean air基础上实施中短期（2020-2030）碳达峰减排政策；early peak-net zero-clean air与on-time peak-net zero-clean air是两组碳达峰、碳中和与清洁空气协同情景，融合了碳达峰政策、碳中和目标与最佳污染控制政策，且前者强化了2030年前的碳减排政策以实现提前达峰。相较v1.1，v1.2将排放基准年更新为2020年，基准年排放与MEICv1.4对应；并对中国中短期的碳达峰减排政策进行了更细致的刻画。该组情景的相关细节参见Cheng et al., 2023。

模型特色

• 以基于技术演替的未来排放变化动态模拟为核心，实现了在不同社会经济情景和气候目标约束下对中国未来大气成分排放变化的精细化模拟。
• 能够动态模拟不同社会经济情景、气候目标约束、能源转型路径和污染控制政策组合下的未来排放动态变化。
• 提供与CMIP6计划中不同SSP-RCP气候情景衔接的中国未来大气成分排放情景数据集。
• 提供碳达峰碳中和路径下的中国未来大气成分排放情景数据集。
• 覆盖历史和未来近2000种人为排放源，包括中国2015-2060年9种主要大气污染物（SO2、NOx、CO、NMVOC、NH3、PM2.5、PM10、BC、OC）和二氧化碳排放。
• 基于云计算和大数据技术，提供网格化排放数据在线计算和下载。

发展历程

DPEC模型开发工作始于2015年，经迭代开发至今已形成三个版本，并在持续更新中：

• v1.0版本于2019年完成，建立了DPEC模型的基本框架；开发了与CMIP6气候情景衔接的六套排放情景（v1.0）；
• v1.1版本于2021年完成，将水泥和钢铁行业升级为基于设备的排放预测模型，开发了GCAM-China的重点工业行业能耗与排放预测模块；建立了中国碳达峰碳中和背景的六套排放情景（v1.1）；
• v1.2版本于2023年完成，更新基准排放至2020年，对中国的碳达峰减排政策进行了更细致的模拟刻画；建立了中国碳达峰、碳中和、清洁空气协同的五套排放情景（v1.2）。

支持机构

DPEC模型的开发和维护工作受到以下项目和机构的支持：

• 国家自然科学基金
• 科技部重点研发计划
• 能源基金会
• 清华大学碳中和研究院
• 国家环境保护大气复合污染来源与控制重点实验室
• 地球系统数值模拟教育部重点实验室