第 1 卷 · 一般指南与报告 · Ch3 2019RF 修订
Ch3 不确定性Uncertainties
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方法要点速查
不确定性分析回答两个问题:单个类别的排放估计有多准(水平不确定性),以及基准年到当年的趋势有多可靠(趋势不确定性)。IPCC 给出两套合并方法——Approach 1(误差传播,解析式)与 Approach 2(蒙特卡洛模拟)。
要点
- 不确定性统一以「95% 置信区间的一半 ÷ 均值」表示,即常说的 ±x%;若分布不对称,取两侧中较大者化为对称区间。
- 水平不确定性:先合并每个类别内部的 AD 与 EF 不确定性,再按各类别排放量加权合并到清单总量。
- 趋势不确定性:不能只看当年,必须同时用基准年与当年的 AD/EF 不确定性,并区分年际相关与年际独立。
- 趋势不确定性以「百分点」报告,加在趋势百分比上:趋势 10% 且趋势不确定性 ±2%,区间为 8%–12%;这与水平不确定性(相对点估计的百分比)含义不同。
- Approach 1 的前提是变量近似不相关、不确定性小于约 ±30%、分布近似对称;不满足时改用 Approach 2 或 §3.7.3 的修正方法。
方法脉络
关键概念
- 区分准确度(accuracy,偏离真值)与精确度(precision,重复性);不确定性同时包含两者。
- 误差来源:模型、实测数据、已发表参考文献、活动数据、专家判断。
- 区分系统偏差(correlated,年际相关)与随机误差(uncorrelated,年际独立)——这一区分直接决定趋势不确定性的算法。
Approach 1 的两步流程
- 第一步:按类别与气体,用误差传播公式把 AD、EF 及其他参数的不确定性合并为该类别的排放不确定性。
- 第二步:把各类别合并为清单总量的水平不确定性,以及基准年→当年的趋势不确定性。
- 全清单水平不确定性 = √(Σ 各类别对总方差的贡献);趋势不确定性 = √(Σ 各类别对趋势方差的贡献)。
Approach 2(蒙特卡洛)
- 适用于不确定性较大、分布非高斯、算法为复杂函数,或存在部分相关的情形。
- 需要为每个输入指定概率密度函数(PDF)与相关结构;相关性处理是 Approach 2 相对 Approach 1 的核心优势。
- 当类别间部分相关且影响显著时,IPCC 建议直接用 Approach 2,而不是强行套用 Approach 1。
关键公式
- 式 3.1 乘法合并
U_total = √(U₁² + U₂² + … + Uₙ²)相乘的量(如 AD × EF)。不适用于除法。 - 式 3.2 加法合并
U_total = √((U₁·x₁)² + … + (Uₙ·xₙ)²) / |x₁ + … + xₙ|相加/相减的量;对不相关变量是精确的。 - 式 3.2a AD · EF
U_emissions = √(U_AD² + U_EF²)最常用的类别级合并式。 - 式 3.2b EF = a · b · c
U_EF = √(U_a² + U_b² + U_c²)EF 由多个参数连乘时先内部合并。 - 式 3.2c 趋势不确定性
U_T = √(Σᵢ (U_Te,i² + U_Ta,i²))U_Te 来自 EF,U_Ta 来自 AD。 - 式 3.2f 趋势—EF
U_Te,i = A_i · U_EF,iA_i 为 Type A 敏感度;默认假设 EF 年际全相关。 - 式 3.2g 趋势—AD
U_Ta,i = B_i · U_AD,i · √2B_i 为 Type B 敏感度;√2 来自 AD 年际独立、基准年与当年各贡献一次。
方法层级选择
| 层级 / 情形 | 适用条件 | 所需数据 |
|---|---|---|
| 选择依据 | 关键类别、排放量大或趋势敏感 | 优先高 Tier + Approach 2;不确定大、分布偏斜时尤其如此。 |
| 选择依据 | 非关键类别、资源有限 | Tier 1 + Approach 1 通常足够;注意满足 <±30% 与近似不相关的前提。 |
易错点
- 式 3.1 不能用于除法(比值型参数),比值需先改写为乘积或改用其他方法。
- Approach 1 只能表达「全相关」或「完全独立」,无法处理部分相关;有部分相关时应改用 Approach 2。
- 存在恒等约束的变量不能当作独立量:例如粪污管理各系统 AWMS 分数之和为 1,须先消去一个变量,否则相关性被错误忽略。
- 当变异系数(标准差/均值)大于 0.3 或分布强不对称时,Approach 1 结果只能视为近似。
- 相关类别应先聚合再合并;AD 与 EF 的口径与单位必须一致,否则百分比不确定性不可比。
- 趋势不确定性与水平不确定性不可混用:前者是百分点,后者是相对点估计的百分比。
对应官方章节
- §3.1 概念与误差来源;§3.2 量化与合并;§3.2.3.1 及式 3.1/3.2/3.2a–3.2g
- 表 3.2「Approach 1 不确定性计算」A–Q 列(含 H/J 年际相关标记)
- §3.6 Approach 1 数值示例(粪污管理 CH₄);§3.7 公式推导与技术背景
本章为《2019 年修订》文档,逐节说明对 2006 版的修订(未变更处标注 No refinement)。建议结合 2006 版速查页 阅读。