我国宣布要在2030年之前实现碳达峰、2060年之前实现碳中和。碳达峰是碳中和的前提与基础，直接影响着为实现碳中和目标而设计怎样的路线图。因此，识别是否达峰与何时达峰就非常重要。通常，我们通过“自下而上”的统计方法来获得碳排放量，进而判断是否达峰；但统计方法有不确定性，在城市尺度可达50–250%（Ciais et al., 2010; Gately and Hutyra, 2017; Gurney et al., 2021）。城市是碳排放的热点，超过70%的碳排放集中在城市区域；因此城市是实现双碳目标的核心与关键。那么，除了统计方法，如何来判断一个城市的碳排放是否达峰？
放射性碳同位素（14C）是定量区分大气CO2化石来源与生物来源最准确的示踪剂，可用于示踪碳排放。研究表明，近20多年大气Δ14CO2值的年际变化主要受碳排放影响，与其有较好的线性关系（Niu et al., 2021）。树木利用光合作用吸收大气中的CO2, 进而将大气14CO2的年际变化保存到年轮中。因此，树轮Δ14C序列的年际变化可以反应碳排放量的变化。
中国科学院地球环境研究所牛振川研究员和团队利用北京和西安市树轮Δ14C近20年序列的年际变化，通过扣除本底14C的影响，发现北京市当地Δ14C的最低值在2010年，西安市当地Δ14C的最低值在2013年，这与统计数据显示的北京市和西安市的碳达峰时间相吻合。此外，该研究还通过分析树轮Δ14C年际差变化的转折点，进一步确定了碳达峰时间，也与清单的碳达峰时间相吻合。这些吻合表明了此方法的可行性。
该研究通过分析树轮Δ14C变化，建立了一种独立于统计方法的“自上而下”的观测方法来识别城市碳达峰，这可服务于我国当前的碳达峰评估。研究成果发表于环境领域的著名期刊《Environmental Science & Technology》。研究受国家自然科学基金（42173082、42330114）、中国科学院先导专项（XDA23010302）和陕西省自然科学基础研究计划（2024JC-JCQN-34）的共同资助。
Zhenchuan Niu*, Weijian Zhou, Yunfei Huang, Sen Wang, Guiqian Zhang, Xue Feng, Xuefeng Lu, Mengni Lyu, and Jocelyn C. Turnbull. Identification of Urban Carbon Emission Peaks through Tree-ring 14C. Environmental Science & Technology, 2024,
图1 北京和西安市2000−2019年树轮Δ14C、Δ14Clocal和碳排放量的变化。绿点代表本底Δ14C值（Hua et al., 2022）；黑色空心点代表单个树轮Δ14C值；蓝点代表树轮Δ14C的多点平均值；青色点代表碳排放量（Shan et al., 2022）；红色点代表峰值。
图2 树轮Δ14C和本底Δ14C（Hua et al., 2022）在不同时期的平均年际下降速率（即斜率, 图中的数字），图中红点代表转折点。