甲烷减排是短期内控制全球升温、快速实现显著气候效益的重要抓手，而精准监测和量化排放则是开展减排行动的前提。近年来，卫星、飞机、无人机、地面走航、固定站点等甲烷监测技术不断取得进展，但不同监测平台各有优势与局限，如何实现多源数据协同、构建“天空地”一体化监测体系，仍是甲烷监测领域亟待突破的关键问题。
为促进甲烷排放观测与量化领域的学术创新与国际交流，近日，由香港科技大学、中国矿业大学、联合国环境署国际甲烷排放观测站以及美国环保协会（Environmental Defense Fund, EDF）共同举办的“第四届甲烷观测与量化国际研讨会”在香港科技大学召开。来自甲烷监测领域的专家学者围绕星载高光谱监测、点源与面源排放量化、煤矿甲烷减排以及卫星与地面协同监测等议题进行了交流研讨。与会专家认为，应持续推进甲烷观测与量化技术研究与应用，加强多源数据融合和高质量数据平台建设，深化国际合作，为甲烷控排行动提供更加坚实的数据和科学支撑。
图片来源：香港科技大学
作为本次研讨会的重点议题之一，卫星遥感技术因能够在全球及区域尺度实现温室气体高时空分辨率监测、为全球碳盘点提供关键数据支撑而备受关注。会上，香港科技大学重磅发布了其自主研发的天宫天韵相机（MUSICO），简称“天韵相机”。该相机是世界首款高分辨率二氧化碳和甲烷点源协同探测仪，能够获取全球中低纬度的重点排放点源（如工业园区、发电厂、煤矿和垃圾填埋场）的CO2及CH4浓度和排放通量，为碳监测、报告和核查提供可靠、准确、高频次的数据，从而帮助决策者制定有效的碳减排措施并评估碳减排成效。
天韵相机是一台“多光谱成像碳观测仪”（Multi-Spectral Imaging Carbon Observatory），由香港科技大学牵头、与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所合作研制。值得一提的是，该相机已于今年5月11日发射升空，正式进入在轨应用阶段。研发团队计划于今年9月向公众发布该仪器获取的首批甲烷和二氧化碳排放监测数据及分析报告。
相较于现有甲烷监测卫星，天韵相机在探测能力、仪器设计和观测效率等方面实现了多项创新，进一步提升了对温室气体排放点源的识别和量化能力。其主要特点包括：
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天韵相机是世界首款能够以高分辨率协同探测二氧化碳和甲烷点源的仪器，同时还设计了三个气溶胶探测通道，以消除气溶胶的干扰，从而实现对温室气体排放点源的精准定位与高精度反演。
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该仪器的体积比家用洗衣机更小，实现了小型化、轻量化、低能耗的设计，从而适配空间站平台。
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仪器监测的空间分辨率可达100米，能够识别具体工厂烟囱或煤矿井口等排放点源。观测幅宽为50公里，可同时涵盖多个排放源，大幅提升监测效率。
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其光谱分辨率可达0.2纳米，能够监测出大于32.5吨/小时的CO2排放以及大于110千克/小时的CH4排放——这样的监测阈值能够覆盖中国陆地上空99.6%的煤电厂二氧化碳排放量以及99.9%的煤矿甲烷排放量。
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天韵相机利用天宫空间站的低倾角轨道的独特优势，仅3天即可重访一次监测目标，并且能够在不同当地时间对同一区域进行数据采集，从而获取点源排放随当地时间的日变化规律。
与会专家认为，以天宫天韵相机为代表的甲烷监测技术创新成果，进一步提升了中国在甲烷高精度观测与量化领域的技术能力，为完善全球甲烷监测体系、推动中国参与全球甲烷治理提供了重要技术支撑。但从全球甲烷治理需求来看，现有监测技术体系仍处于持续完善阶段，如何实现更精准、更高效、更广泛的排放识别与量化，仍是行业面临的重要课题。
一方面，卫星遥感、无人机、地面走航和传感器等技术在实际应用中仍受到环境条件、反演能力、监测时效性和测量不确定性等因素限制，难以单一手段实现对不同排放源的精准识别与量化。
另一方面，对于海上油气、废弃物、农业等复杂排放场景，仍缺乏经济可行的大规模监测解决方案。同时，不同监测技术之间缺少系统性验证和数据融合机制，导致数据一致性、可比性和互认能力不足。此外，本地化排放因子、监测报告核查（MRV）体系以及地方政府和企业能力建设仍需进一步完善。
对于当前全球甲烷监测领域面临的挑战，与会专家一致认为：未来甲烷监测体系建设需要从测量能力、数据融合和制度完善三个层面协同推进。
首先，高质量测量数据是实现有效甲烷治理的基础。只有建立在可靠监测数据基础上的排放核算、减排评估和政策制定，才能确保减排行动的科学性和有效性。未来应进一步提升精准监测能力，推动基于实测数据的排放测量方法应用。
其次，多源数据融合将成为甲烷监测发展的必然方向。由于卫星、无人机、地面走航和传感器等不同监测技术各具优势与局限，未来需要推动天基、空基、地基和井下监测技术的协同应用，通过交叉验证和数据融合，构建更加精准、可靠的甲烷排放监测体系。
最后，技术创新需要与政策体系建设同步推进。监测技术的进步最终需要服务于减排行动，应加快完善监测、报告和核查（MRV）体系，推动监测数据与企业报告、政府监管、市场机制等政策工具有效衔接，形成“监测一报告一核查一减排”的闭环，为全球甲烷治理提供更加坚实的支撑。
面向构建更加精准、高效的甲烷监测体系，EDF长期致力于推动甲烷监测与量化技术创新及应用。2012年以来，EDF围绕甲烷排放识别、量化和数据应用开展了一系列探索，推动地面走航监测、MethaneAIR飞机航测、MethaneSAT卫星监测等创新技术的发展，为提升全球甲烷排放监测能力提供技术支持。
未来，EDF将进一步支持“天空地”一体化监测与多源数据融合的研究与应用，推动甲烷监测体系建设，促进高质量监测数据在排放评估、政策制定和减排行动中的应用，为实现甲烷治理的精准化、科学化和可核证化提供科学支撑。
