全球不斷升溫,已對地球生態(tài)系統、人類(lèi)生存環(huán)境和社會(huì )經(jīng)濟可持續發(fā)展構成嚴重威脅。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和調節氣候變化方面起著(zhù)重要作用,同時(shí)本身又受到大氣CO2濃度不斷增加的影響。長(cháng)期連續觀(guān)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(gè)地球系統相互作用和反饋的關(guān)鍵,而且對預測未來(lái)大氣CO2?的濃度乃至全球氣候變化都有著(zhù)重要意義。
長(cháng)期、定點(diǎn)、準確地觀(guān)測限排溫室氣體本底變化,研究其源、匯和輸送規律及其影響,是當今全球變化研究、社會(huì )發(fā)展和環(huán)境外交政策所關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。海表大氣溫室氣體濃度的連續觀(guān)測結果,可以為中國應對氣候變化提供基礎的數據支持,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(diǎn)實(shí)驗室”(碳化學(xué)實(shí)驗室)是國內最早系統開(kāi)展海洋碳循環(huán)監測和研究的機構,并率先在國內開(kāi)展海洋大氣溫室氣體連續監測工作,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(cháng)江口)4座海島基海洋大氣溫室氣體監測站,并開(kāi)展業(yè)務(wù)化觀(guān)測工作,初步形成了一個(gè)覆蓋中國近海的海洋大氣溫室氣體監測網(wǎng),填補了中國近海海洋上空大氣溫室氣體高精度連續觀(guān)測數據的空白,是目前為止國內唯一業(yè)務(wù)化海島基海洋大氣溫室氣體監測網(wǎng),該監測網(wǎng)的建成在《中國海洋報》被專(zhuān)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(fēng)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(fēng)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(fēng)區,其周邊大氣具有長(cháng)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(fēng)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(gè)選址分處中國東海、南海,可為這一廣大海域的溫室氣體監測提供具有代表性的數據。


2. 海洋大氣溫室氣體監測業(yè)務(wù)化運行
建成了“監測控制系統”和“數據傳輸處理系統”,保證了中國近海海洋大氣溫室氣體監測系統的業(yè)務(wù)化運行工作。


3. 海島基海洋大氣溫室氣體監測技術(shù)開(kāi)發(fā)
多次對海島基海洋大氣溫室氣體監測系統進(jìn)行升級,大大降低了海島氣候環(huán)境和人工操作對系統穩定性的影響。使得CO2觀(guān)測精度達到 0.1ppm,CH4精度達到1ppb,監測頻率達到1Hz,達到(WMO-GAW)全球溫室氣體監測本底站的技術(shù)要求。

4. 監測數據應用
將4個(gè)海島基監測站的監測數據與大氣所“GEOS-Chem”大氣化學(xué)傳輸模式結果進(jìn)行了比較和分析。分析結果顯示,4個(gè)海島基監測站監測數據均能代表該區域大氣本底濃度變化情況;同時(shí)監測數據可以捕捉到模式結果無(wú)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(jiǎn)介
LGR公司(現隸屬于加拿大 ABB)的溫室氣體分析儀(GGA)是當今世界上先進(jìn)的同時(shí)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(jiǎn)單,耗電低,堅固耐用,是野外研究和空氣質(zhì)量監測的理想工具??焖贉y量(10 Hz)的特性使其成為渦動(dòng)相關(guān)協(xié)方差通量測量和土壤通量研究的更優(yōu)選擇。

1)?同時(shí)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(xiàn)性
4)?經(jīng)過(guò)全球通量觀(guān)測網(wǎng)絡(luò )(如WMO等)和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室的驗證
Nature、Science等權威期刊上有大量文獻發(fā)表,是渦動(dòng)相關(guān)通量測量和土壤通量研究的理想工具
6.?資料來(lái)源:國家海洋環(huán)境預報中心?呂洪剛?高級工程師