全球不斷升溫,已對地球生態(tài)系統(tǒng)、人類生存環(huán)境和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴重威脅。海洋作為全球碳循環(huán)中重要的組成部分,是大氣CO2的主要匯。海洋在吸收大氣CO2和調(diào)節(jié)氣候變化方面起著重要作用,同時本身又受到大氣CO2濃度不斷增加的影響。長期連續(xù)觀測海洋上空大氣中CO2濃度的變化對量化海洋吸收的CO2能力,理解海洋碳循環(huán)和整個地球系統(tǒng)相互作用和反饋的關鍵,而且對預測未來大氣CO2?的濃度乃至全球氣候變化都有著重要意義。
長期、定點、準確地觀測限排溫室氣體本底變化,研究其源、匯和輸送規(guī)律及其影響,是當今全球變化研究、社會發(fā)展和環(huán)境外交政策所關注的焦點問題。海表大氣溫室氣體濃度的連續(xù)觀測結(jié)果,可以為中國應對氣候變化提供基礎的數(shù)據(jù)支持,為中國在國際氣候變化談判中處于有利位置提供保障。
國家海洋環(huán)境預報中心“國家海洋局海洋災害預報技術(shù)研究重點實驗室”(碳化學實驗室)是國內(nèi)最早系統(tǒng)開展海洋碳循環(huán)監(jiān)測和研究的機構(gòu),并率先在國內(nèi)開展海洋大氣溫室氣體連續(xù)監(jiān)測工作,積累了大量的工作經(jīng)驗。
1. 海島基海洋大氣溫室氣體監(jiān)測站建設
2013年至2017年間,建成了永暑島(南沙)、永興島(西沙)、北礵島(臺灣海峽)和嵊山島(長江口)4座海島基海洋大氣溫室氣體監(jiān)測站,并開展業(yè)務化觀測工作,初步形成了一個覆蓋中國近海的海洋大氣溫室氣體監(jiān)測網(wǎng),填補了中國近海海洋上空大氣溫室氣體高精度連續(xù)觀測數(shù)據(jù)的空白,是目前為止國內(nèi)唯一業(yè)務化海島基海洋大氣溫室氣體監(jiān)測網(wǎng),該監(jiān)測網(wǎng)的建成在《中國海洋報》被專欄報道。
其中,西沙永興島位于南海腹地,不但擁有南海海域代表性熱帶季風氣侯特征,而且遠離大陸,具有南海西北部海洋大氣溫室氣體本底值的代表性。北礵島位于福建霞浦縣東南部,屬于亞熱帶濕潤季風氣候,其周邊大氣具有東海海洋大氣溫室氣體本底值的代表性。嵊山島位于浙江沿海,屬于典型的北亞熱帶海洋季風區(qū),其周邊大氣具有長江口海洋大氣溫室氣體本底值的代表性。南沙海洋大氣溫室氣體站位于永暑島,屬熱帶海洋性季風氣候,其周邊大氣具有南海中南部海洋大氣溫室氣體本底值的代表性。這4個選址分處中國東海、南海,可為這一廣大海域的溫室氣體監(jiān)測提供具有代表性的數(shù)據(jù)。
2. 海洋大氣溫室氣體監(jiān)測業(yè)務化運行
建成了“監(jiān)測控制系統(tǒng)”和“數(shù)據(jù)傳輸處理系統(tǒng)”,保證了中國近海海洋大氣溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)的業(yè)務化運行工作。
3. 海島基海洋大氣溫室氣體監(jiān)測技術(shù)開發(fā)
多次對海島基海洋大氣溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)進行升級,大大降低了海島氣候環(huán)境和人工操作對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。使得CO2觀測精度達到 0.1ppm,CH4精度達到1ppb,監(jiān)測頻率達到1Hz,達到(WMO-GAW)全球溫室氣體監(jiān)測本底站的技術(shù)要求。
4. 監(jiān)測數(shù)據(jù)應用
將4個海島基監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)與大氣所“GEOS-Chem”大氣化學傳輸模式結(jié)果進行了比較和分析。分析結(jié)果顯示,4個海島基監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)均能代表該區(qū)域大氣本底濃度變化情況;同時監(jiān)測數(shù)據(jù)可以捕捉到模式結(jié)果無法模擬到的突發(fā)變化情況。
GEOS-Chem 模式框架圖
5.?溫室氣體分析儀(GGA)簡介
LGR公司(現(xiàn)隸屬于加拿大 ABB)的溫室氣體分析儀(GGA)是當今世界上先進的同時測量甲烷、二氧化碳和水汽濃度的儀器,具有更高的優(yōu)越性能。GGA操作簡單,耗電低,堅固耐用,是野外研究和空氣質(zhì)量監(jiān)測的理想工具??焖贉y量(10 Hz)的特性使其成為渦動相關協(xié)方差通量測量和土壤通量研究的更優(yōu)選擇。
1)?同時測量CH4,?CO2,?H2O三種氣體,消除稀釋效應
2)?高準確度,不確定性<0.03%
3)?更寬的測量范圍,且全量程線性
4)?經(jīng)過全球通量觀測網(wǎng)絡(如WMO等)和專業(yè)實驗室的驗證
Nature、Science等權(quán)威期刊上有大量文獻發(fā)表,是渦動相關通量測量和土壤通量研究的理想工具
6.?資料來源:國家海洋環(huán)境預報中心?呂洪剛?高級工程師