【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】城市物質(zhì)代謝(Urban Metabolism, UM)的精準(zhǔn)監(jiān)測對于通過循環(huán)經(jīng)濟策略減輕環(huán)境影響至關(guān)重要。然而，依賴統(tǒng)計年鑒的傳統(tǒng)“自上而下”方法存在數(shù)據(jù)滯后嚴(yán)重、空間細(xì)節(jié)缺失等局限，難以捕捉快速城市化過程中的精細(xì)代謝動態(tài)。針對上述挑戰(zhàn)，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所陳偉強團隊結(jié)合多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個“自下而上”、空間顯式的物質(zhì)代謝模型以精準(zhǔn)追蹤城市建筑的代謝過程及其背后的隱含碳平衡動態(tài)(隱含排放與水泥碳匯)。
 

　　研究團隊基于多源遙感數(shù)據(jù)整合了多種機器學(xué)習(xí)模型成功精準(zhǔn)識別了城市建筑的足跡、高度、類型等屬性，通過長時間序列遙感數(shù)據(jù)與時間分割算法識別了建筑的建造與拆除過程，成功恢復(fù)了廈門市過去30年的城市三維建筑動態(tài)變化過程。通過耦合物質(zhì)流分析模型、生命周期評估和水泥碳化動力學(xué)模型，成功追蹤了廈門市1990-2020年的城市物質(zhì)代謝與隱含碳動態(tài)。
 

　　本研究打開了城市建筑物質(zhì)代謝在時間、空間上的“黑箱”，在傳統(tǒng)建筑隱含碳排放評估框架的基礎(chǔ)上補充了由物質(zhì)代謝所驅(qū)動的碳化過程(碳匯)評估，同時突破了城市代謝研究中長期存在的數(shù)據(jù)獲取瓶頸，建立了一套可推廣、高精度的衛(wèi)星遙感監(jiān)測路徑。研究闡明了城市化進(jìn)程中物質(zhì)流動的時空演變過程、揭示其背后的時空代謝規(guī)律，證實了利用遙感技術(shù)全面、精準(zhǔn)開展“城市礦產(chǎn)勘探”的可行性。本研究通過量化建筑全生命周期背后的隱含碳平衡過程，為制定精細(xì)化的城市循環(huán)經(jīng)濟政策、建筑廢棄物資源化管理及“凈零”排放路徑提供了堅實的科學(xué)依據(jù)。
 

　　研究成果以“A Satellite-Driven Model for Monitoring Urban Material Metabolism, Embodied Emissions, and Carbonation”為題發(fā)表在在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域旗艦期刊Environmental Science & Technology上。中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所博士生聶宇為論文第一作者，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所劉宇鵬副研究員與陳偉強研究員為共同通訊作者，作者團隊還包括中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所博士生毛婷、陳穎環(huán)和碩士生劉盈紫薇。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃(2024YFE0208700)、國家科技重大專項(2025ZD1204201)、國家自然科學(xué)基金(42271298)、中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所“揭榜掛帥”項目(IUE-JBGS-202201)以及中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(2022307)的資助。
 

圖1 模型框架
 

　　(文：城市資源環(huán)境大數(shù)據(jù)與人工智能創(chuàng)新團隊；圖：城市資源環(huán)境大數(shù)據(jù)與人工智能創(chuàng)新團隊)