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助力“双碳”目标 温室气体监测站网如何布局

2021-07-21 09:34:02 中国气象报社

习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”这是中国基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求做出的重大战略决策。

作为世界第二大经济体和最大的发展中国家,我国当前仍处于工业化和城市化发展阶段中后期,能源总需求在一定时期内还会持续增长。从碳达峰到碳中和,发达国家有60年到70年的过渡期,而我国只有30年左右的时间。这意味着,我国温室气体减排的难度和力度都要比发达国家大得多。

为助力这一目标成功实现,我国温室气体监测站网该如何布局?气象部门有何优势,又该如何做出更大贡献?

早布局、全类型、高水平、优质量——气象部门温室气体监测优势

7月20日,中国气象局正式发布《2019年中国温室气体公报》。瓦里关国家大气本底站(以下简称“瓦里关站”)的观测数据分析显示,2019年瓦里关站观测到的二氧化碳、甲烷、氧化亚氮浓度与北半球中纬度地区平均浓度大体相当,略高于2019年全球平均值。

坐落于青海省海南藏族自治州瓦里关山顶的瓦里关站,是世界气象组织(WMO)全球大气观测网的31个全球大气本底站之一,也是欧亚大陆腹地唯一的大陆型全球本底站。本底站代表充分混合后留存大气中的温室气体浓度,具有相当区域代表性。

而作为全球大气本底站,瓦里关站观测结果可代表北半球中纬度内陆地区大气温室气体浓度及其变化状况。“也因此,其温室气体资料同时是《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)的支撑数据。”联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告第一工作组联合主席、中国气象科学研究院首席科学家翟盘茂介绍。

事实上,早在1981年,中央气象局就开始了大气本底观测的实践探索,在北京上甸子建立我国第一个区域大气本底污染监测站。彼时,全球二氧化碳浓度不断升高的趋势越来越不容忽视,南北两极等地纷纷建起了全球大气本底站,但欧亚大陆腹地仍是一片空白——这意味着从已有观测站获取到的数据尚不能代表地球变化的印记。

能不能在中国内陆高原建一座全球大气本底站?中国政府和国际社会一拍即合。站址考察及前期技术准备工作就此展开。

较大污染源要至少距离40公里;未来50年内,周围各方向距监测站30公里至50公里内土地利用形式不能显著变化;远离主要居住区、工业区和公路、机场……今年89岁的中国科学院院士周秀骥直言大气本底站选址的艰难,在几个备选站址中,海拔3816米的瓦里关山他就去了数次。

直到1994年,瓦里关站挂牌运行,WMO正式授予“WLG236N10”台站编号。瓦里关站与全球久负盛名的夏威夷岛Mauna Loa全球大气本底站对比数据非常接近,这意味着瓦里关附近的空气在全球范围内而言,是全球本底值的代表站点之一。

近30年过去了,当年的几个站已发展为地空天一体化的温室气体立体监测体系,我国气候变化监测和应对能力进一步提升:建立了“1(瓦里关站)+6(上甸子站、龙凤山站、临安站、金沙站、香格里拉站、阿克达拉站)”共7个国家大气本底站的国家级温室气体观测网络,以及山西、湖北、深圳、珠海等省市级40余个温室气体高精度观测站;尝试性利用飞机研究大城市群碳排放和碳运移规律;先后发射全球二氧化碳科学试验卫星、风云三号气象卫星D星、高分五号卫星,均搭载了高光谱温室气体探测仪;观测种类涵盖了《京都议定书》管控的7大类30余种温室气体。

“中国气象局长期致力于应对气候变化相关工作,积极参与全球温室气体综合信息系统相关服务,已经构建了国内早布局、全类型、高水平、优质量的温室气体监测站网。”这已成为包括清华大学地球系统科学系副教授刘竹在内的许多专家的共识。

在现有基础上增加站网、提升能力——期待碳达峰、碳中和目标实现的那一天

温度上升最大驱动力是温室气体,温室气体里最典型的是二氧化碳。在最近200多年的历史过程当中,特别是工业革命以来,累积二氧化碳排放量和全球平均升温幅度呈非常强的正相关,这也是首先要控碳的基本出发点。

翟盘茂介绍,经过近30年的发展,“瓦里关曲线”凝聚了几代观测人员的最重要成果,且经过严格国际比对,在气候变化监测研究等工作中发挥了巨大作用。而气象部门也因此积累了丰富的经验,培养了一支专业的队伍,在温室气体监测方面的优势也逐渐凸显。

要求极高的专业设备——瓦里关站等现有国家大气本底站拥有国内温室气体监测要素最全、最先进的仪器。不同仪器测量温室气体的方法不同,对专业性要求极高,既需要专业知识还需要足够的细致和丰富的经验。

复杂严密的业务流程——温室气体监测先将采集的空气样品(采样瓶)运送到中国气象局,经过甲烷浓度分析、测量二氧化碳浓度等,再将剩余空气中的二氧化碳经过冷凝浓缩方式提取、封存到玻璃管,送至专业机构进行温室气体及相关微量成分分析比对。

成熟专业的人才队伍——经过近30年的发展和多个大气本底站培养,气象部门现有温室气体监测评估人才队伍较为健全。这支队伍还将不断发展壮大,在助力我国实现“双碳”目标的行动中发挥更大作用。

中国工程院院士张小曳呼吁,在现有温室气体大气本底站基础上,应科学布局并建设省市联动的温室气体监测网,进一步实现区域和城市尺度碳汇潜力监测。“未来,通过WMO数据共享、海外建站等,中国气象局二氧化碳浓度监测和碳源汇变化监测评估不仅能覆盖全国,还能走向国际,这对我国参与国际谈判非常有利。”

此前,中国气象局已成立温室气体及碳中和监测评估中心,并拟在各省主要地级市建设分中心,形成覆盖全国的温室气体监测网;打造具有独特的数值模式和同化反演系统,可评估温室气体的排放达峰及碳中和行动效果。

绘好“瓦里关曲线”,期盼碳达峰、碳中和,周秀骥和许多人一样,等待着“双碳”目标实现的那一天。




责任编辑: 江晓蓓

标签: 双碳 温室气体

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