CNCAP平台概述

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，清华大学贺克斌院士、张强教授团队开发了碳中和与清洁空气协同科学评估与决策支持平台（Carbon Neutrality and Clean Air Platform，简称CNTAP）。平台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、未来空气质量改善、相关成本效益，为中国碳中和与清洁空气协同科学评估与决策提供支撑。

中国碳中和与清洁空气协同科学评估与决策支持平台（ CNCAP）由排放路径模拟、污染暴露模拟、费用效益评估三大模块构成。其中，排放路径模拟模块将模拟刻画不同治理目标下中国未来人为源排放的演变，为污染暴露模拟模块提供污染排放输入，并为费用效益评估模块提供能源技术转型路径。污染暴露模块对未来气候-化学相互作用进行评估，并基于大气化学模型模拟生成不同治理目标下中国未来的大气组分浓度变化。在费用效益评估模块，利用多维效应评估模型与成本动态核算模型对未来不同治理措施、路径路径下的综合费用-效益进行评估。

图1 CNCAP平台框架示意图

排放路径模拟模块实现了未来不同治理情景下能源资源供需版图与多介质多组分排放变化预测。模块主要由能源资源模型、多尺度排放清单和未来排放动态评估模型三部分组成。其中能源资源模型基于不同情景设计，利用综合评估模型和资源评价模型评估未来产品服务、能源消费、风光资源、矿产资源的变化；未来排放动态评估模型（DPEC）在能源资源预测的基础上通过构建设施尺度的技术演替与行业尺度的技术预测方法，实现了未来污染排放的动态预测；多尺度排放清单模型（MEIC）则为能源资源模型与未来排放动态评估模型提供了污染排放计算框架、历史活动水平、排放特征、技术分布、污染控制等信息，支撑了能源资源模型与未来排放动态评估模型的数据传递与排放计算。模块既能够预测生成不同社会经济发展情景与气候环境治理目标下的未来人为源排放路径，为未来污染暴露模拟提供了排放输入；同时，其技术预测与资源评估结果也为费用效益评估提供了输入。对于排放路径模拟模块的介绍见排放路径模拟模块介绍。

污染暴露模拟模块实现了在未来排放路径下的气候-化学相互作用影响评估和对污染暴露的大气化学模拟。模块主要包含4个部分：气候-化学相互作用评估模型、大气化学模拟、大气成分近实时追踪数据集和观测验证同化。其中气候-化学相互作用评估模型利用CMIP6多模式集合得到未来气象边界场，结合未来人为排放与自然排放，利用气候-化学耦合模型WRF-Chem，建立气候-化学双向耦合过程，实现对气候-化学相互作用的影响评估。在大气化学模拟方面，在未来气象场、人为和自然排放的基础上，利用大气化学传输模型预测未来PM2.5与O3污染浓度暴露。同时利用大气污染精细化来源解析模型（INMAP），构建污染源-受体响应关系，实现对未来排放变化下的污染暴露快速响应。大气成分近实时追踪数据集（TAP）提供了历史大气PM2.5浓度、PM2.5化学组分和O3浓度数据，可对大气化学模拟中的污染浓度数据进行同化校正。另外，在气候-化学相互作用评估与大气化学模拟中，利用气象观测数据、地面检测数据与卫星遥感数据，对其污染浓度数据进行观测验证同化，以提高模拟评估的准确性。对于污染暴露模拟模块的介绍见污染暴露模拟模块。

费用效益评估模块针对不同协同减排路径下的费用效益进行综合评估，目前包括减排成本核算、气候效应评估、环境健康效益评估和资源效应评估。减排成本核算方面采用减排成本动态核算模型，基于成本数据库中各类成本数据对未来产品生产技术、能源燃烧技术和污染末端治理技术演变下的综合减排成本进行核算。气候效应评估方面，目前包括温升效应评估和辐射效应评估。温升效应评估方面，根据现有排放源存量以及未来能源结构变化核算未来碳排放路径及锁定排放变化，评估碳排放的温升效应。在辐射效应评估方面，在暴露模拟得到的气溶胶浓度基础上，分别对其短波辐射强迫的直接影响与影响云微物理过程的间接影响进行评估，综合分析其辐射效应。在环境健康效益评估方面，将未来污染暴露、基准死亡率变化、人口总量及结构改变相结合，利用污染暴露响应模型分析污染相关的健康损失，核算环境健康效益。最后在资源效应评估方面，根据气象条件改变评估风光资源改变下的可利用性。同时在可再生能源需求上评估产业发展规模，评估关键矿产资源效应。对于费用效益评估模块的介绍见费用效益评估模块。

在上述三个主要功能模块之外， CNCAP 平台还包括情景设计， 用于构建不同治理目标下的中国未来排放情景与治理路径。情景设计中包含了未来社会经济发展情景、不同碳中和路径、污染治理情景与人口年龄结构。为排放路径模拟模块提供未来社会经济情景作为驱动力、提供不同碳中和路径下的气候能源目标作为碳排放约束，提供不同污染治理情景作为；为污染暴露模拟提供未来人口分布与年龄结构；为费用效益评估模块提供了成本演化假设、 人口与发病率变化等信息。在MEIC网站中提供了本研究开发的系列中国未来排放情景的介绍与下载，包括同全球气候目标驱动下的未来排放情景（DPEC v1.0情景）、中国碳达峰、碳中和与 PM2.5 空气质量达标协同治理情景（DPEC v1.1情景）。