最美的瓦里關(guān)山基地

劉鵬 東元禎

為全球“測(cè)體溫”的權(quán)威臺(tái)站?

早在1994年，中國(guó)聯(lián)合世界氣象組織等一系列國(guó)內(nèi)外氣象方面的頂級(jí)機(jī)構(gòu)和專(zhuān)家，合作建設(shè)成立了中國(guó)大氣本底基準(zhǔn)觀象臺(tái)，因?yàn)樗挠^測(cè)站點(diǎn)位于青海省海南藏族自治州共和縣瓦里關(guān)山山頂，我們也親切地稱(chēng)之為瓦里關(guān)山基地。

瓦里關(guān)山基地是歐亞大陸唯一的內(nèi)陸型全球大氣本底站，因?yàn)樵谌澜?，其他兄弟臺(tái)站們都靠近海洋，并不屬于內(nèi)陸型。古人云：“橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實(shí)味不同。所以然者何？水土異也?！闭蛲呃镪P(guān)山基地是全球大氣本底站，所以它的觀測(cè)設(shè)備和方法都要和世界接軌，因此也成為了國(guó)內(nèi)關(guān)于全球溫室氣體本底觀測(cè)最權(quán)威的臺(tái)站。

瓦里關(guān)站所使用的觀測(cè)設(shè)備可都是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的，雙通道氣相色譜6890N/7890A和TECO地面臭氧分析儀精度可以達(dá)到ppb級(jí)別。打個(gè)比方，十億個(gè)空氣分子中有一個(gè)分子是我們的觀測(cè)對(duì)象，上述儀器就可以把它從十億個(gè)空氣分子中甄別出來(lái)。

相信很多同學(xué)第一次聽(tīng)到大氣本底這個(gè)詞，那什么是大氣本底呢？所謂的大氣本底，就是不會(huì)受到本地區(qū)大氣成分變化因素的影響，直接反映一定區(qū)域范圍內(nèi)大氣成分的平均狀況，它就是一個(gè)背景值。所以瓦里關(guān)全球本底站，它的觀測(cè)結(jié)果不會(huì)受到瓦里關(guān)地區(qū)大氣成分變化的影響，而是直接反映整個(gè)歐亞大陸的大氣成分的狀況。這可是經(jīng)過(guò)全世界各國(guó)科學(xué)家的共同努力和一系列前期論證的，并在比對(duì)了大量的資料后得出的結(jié)果。

?青藏高原風(fēng)光

知識(shí)鏈接：

?雙通道氣相色譜6890N/7890A（攝影 / 東元禎）

?TECO地面臭氧分析儀（攝影 / 東元禎）

PICARRO可以同時(shí)觀測(cè)二氧化碳、一氧化碳、甲烷和水蒸氣的含量，并且觀測(cè)數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)顯示。

2018年年底報(bào)道的AE-33黑炭氣溶膠分析儀，可以觀測(cè)一立方米的空氣中有多少納克的黑炭氣溶膠，1納克可是1×10-9克哦，厲害吧！

?PICARRO G2401（攝影 / 東元禎）

?黑炭氣溶膠在線(xiàn)分析儀AE-33（攝影 / 東元禎）

延伸閱讀：

氣相色譜儀的工作原理：利用色譜柱將混合物分離，而后利用檢測(cè)器依次檢測(cè)已分離的組分?？諝鈽悠繁惠d氣（流動(dòng)相）帶入色譜柱中，由于柱中的固定相與空氣樣品中各組分分子作用力不同，各組分從色譜柱中流出時(shí)間也不同，組分彼此分離。采用適當(dāng)?shù)蔫b別和記錄系統(tǒng)，就可制作標(biāo)出各組分流出色譜柱的時(shí)間和濃度的色譜圖。根據(jù)圖中表明的出峰時(shí)間和順序，可對(duì)化合物進(jìn)行定性分析;根據(jù)峰的高低和面積大小，可對(duì)化合物進(jìn)行定量分析;進(jìn)而分析出空氣中一氧化碳、甲烷、氧化亞氮、六氟化硫的濃度。

?瓦里關(guān)曲線(xiàn)—美國(guó)蒙納洛瓦站觀測(cè)結(jié)果（藍(lán)色），瓦里關(guān)站觀測(cè)結(jié)果（紅色）（供圖 / 劉鵬）

為了瓦里關(guān)站的觀測(cè)結(jié)果不會(huì)受到觀測(cè)站點(diǎn)周邊人為活動(dòng)的影響，我們可是做了大量的工作呢。首先以瓦里關(guān)站為圓心，半徑40千米內(nèi)，不允許有大型的工業(yè)污染源;半徑30～50千米內(nèi)的土地利用形式在50年內(nèi)不能有大的變化;其次瓦里關(guān)站遠(yuǎn)離主要城鎮(zhèn)等人類(lèi)聚集區(qū)，遠(yuǎn)離主要道路、機(jī)場(chǎng)等交通樞紐，就連飛機(jī)航線(xiàn)都要繞行呢！還有就是盡可能的減少人為活動(dòng)對(duì)站點(diǎn)周?chē)髿獬煞值挠绊?，每次在站上值班只有兩個(gè)人。其他規(guī)定如不能有明火炊事行為;不能擅自種植植物;不能破壞站點(diǎn)周?chē)h(huán)境;禁止牛羊進(jìn)入環(huán)境保護(hù)區(qū);基地必須全年24小時(shí)有值班人員留守;車(chē)輛人員來(lái)訪(fǎng)要嚴(yán)格記錄時(shí)間和數(shù)目。就是這一系列嚴(yán)格的規(guī)定，保證了瓦里關(guān)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性、實(shí)用性和連續(xù)性，為我們國(guó)家在大氣成分變化和全球氣候變化領(lǐng)域內(nèi)發(fā)出中國(guó)聲音奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！

既然有了以上那么多規(guī)定，是不是瓦里關(guān)的空氣就是歐亞大陸內(nèi)最干凈的呢？這是最常見(jiàn)的誤區(qū)，結(jié)果并不是這樣子的。為了讓數(shù)據(jù)顯示歐亞大陸大氣混合均勻的平均狀況，我們不能把站點(diǎn)選擇在空氣很干凈的地方，因?yàn)檫@樣的觀測(cè)結(jié)果代表不了整個(gè)歐亞大陸，而只能代表很小的一片區(qū)域。就像一杯沒(méi)有攪拌均勻的鹽水，鹽少的地方并不能代表這杯水的含鹽量是一個(gè)道理。

解密瓦里關(guān)曲線(xiàn)?

作為歐亞大陸唯一的內(nèi)陸型大氣本底站，瓦里關(guān)站經(jīng)過(guò)24年的運(yùn)行，最著名的成果就是“瓦里關(guān)曲線(xiàn)”。什么是“瓦里關(guān)曲線(xiàn)”？自1994年至今，瓦里關(guān)山基地觀測(cè)團(tuán)隊(duì)持續(xù)觀測(cè)大氣成分變化，其中最重要的觀測(cè)對(duì)象就是溫室氣體，包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、臭氧、二氧化硫等，我們會(huì)用這些溫室氣體濃度值繪制成一張張反映大氣成分長(zhǎng)期連續(xù)性變化的曲線(xiàn)圖。在全球氣候變化中，二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w，它的影響最大，范圍最廣，用在線(xiàn)觀測(cè)資料繪制出的二氧化碳變化曲線(xiàn)，就被稱(chēng)為“瓦里關(guān)曲線(xiàn)”。

這條曲線(xiàn)有什么意義呢？為什么說(shuō)這條曲線(xiàn)就是瓦里關(guān)站最著名的成果呢？原來(lái)瓦里關(guān)站獲取的“瓦里關(guān)曲線(xiàn)”與美國(guó)蒙納洛瓦站的CO2曲線(xiàn)變化趨勢(shì)基本相同，這就說(shuō)明第三世界國(guó)家并不是CO2的主要人為排放源，這讓我們從科學(xué)的角度出發(fā)，有力地回?fù)袅宋鞣桨l(fā)達(dá)國(guó)家以碳排放為借口的經(jīng)濟(jì)制裁，為中國(guó)和第三世界國(guó)家的發(fā)展贏得了話(huà)語(yǔ)權(quán)。這些溫室氣體資料同時(shí)也是聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約的支撐數(shù)據(jù)，此結(jié)論具有重要的政策指示作用。這些數(shù)據(jù)還成為中國(guó)在國(guó)際舞臺(tái)上談判的第一手資料，促進(jìn)了國(guó)際社會(huì)在氣候變化問(wèn)題上形成共識(shí)，提升了中國(guó)在世界氣候變化談判中的話(huà)語(yǔ)權(quán)。中國(guó)在印尼巴厘島、丹麥哥本哈根世界氣候大會(huì)以及其他國(guó)際性氣候變化談判會(huì)上，可以理直氣壯地支持氣候變化觀點(diǎn)，其中一個(gè)重要原因就在于中國(guó)擁有這一曲線(xiàn)圖以及相關(guān)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

當(dāng)然，作為全球大氣本底站，瓦里關(guān)站的觀測(cè)對(duì)象不僅僅局限于溫室氣體，還包含臭氧總量、輻射、大氣氣溶膠、反應(yīng)性氣體、生態(tài)、地面等。不僅如此，瓦里關(guān)站還開(kāi)展了多項(xiàng)與國(guó)內(nèi)外科研院所、高校等科研機(jī)構(gòu)的合作觀測(cè)，服務(wù)對(duì)象可是遍布全世界呢！

瓦里關(guān)重要的監(jiān)測(cè)對(duì)象——太陽(yáng)輻射?

在瓦里關(guān)站的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)對(duì)象中，太陽(yáng)輻射也占有很重要的地位呢。地球之所以是生命的搖籃，離不開(kāi)太陽(yáng)的功勞，而最直接的方面就表現(xiàn)在太陽(yáng)輻射上。

太陽(yáng)輻射直接為地球提供了光熱資源，地球上生物的生長(zhǎng)發(fā)育均離不開(kāi)太陽(yáng)。植物通過(guò)光合作用，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為自己生存生長(zhǎng)所需的能量，而動(dòng)物通過(guò)獲取植物來(lái)獲取自己所需的能量，因此，所有的能量都來(lái)源于太陽(yáng)輻射。

太陽(yáng)輻射還能維持地表溫度，也是地球上水體運(yùn)動(dòng)、大氣運(yùn)動(dòng)和生物活動(dòng)的主要?jiǎng)恿?。地球上所有的溫度變化，基本都是受到了太?yáng)輻射的影響，較強(qiáng)的太陽(yáng)輻射會(huì)引起溫度上升。地面上的水吸收了太陽(yáng)輻射，就會(huì)蒸發(fā)成為水蒸氣，水蒸氣上升凝結(jié)形成云，云不斷發(fā)展形成降水回到地面，從而完成了最簡(jiǎn)單的水循環(huán)。風(fēng)同樣也會(huì)受到太陽(yáng)輻射的影響。不同地區(qū)地面和大氣接受太陽(yáng)輻射的熱量不同，由此產(chǎn)生的氣壓差使空氣發(fā)生運(yùn)動(dòng)，從而形成了風(fēng)。

太陽(yáng)輻射從低緯向高緯遞減的規(guī)律，形成了自然帶分布上的規(guī)律之一。太陽(yáng)輻射在地表的分布，主要決定于太陽(yáng)高度角，而太陽(yáng)高度角隨緯度增高而遞減，不僅影響溫度分布，還影響氣壓、風(fēng)系、降水和蒸發(fā)，使地球氣候呈現(xiàn)出按緯度分布的地帶性。

作為太陽(yáng)系中的行星，地球始終受到太陽(yáng)輻射的作用，再加上與地球內(nèi)部動(dòng)力所引起的各種現(xiàn)象之間的相互作用，它們共同驅(qū)動(dòng)著地球表層的演化。當(dāng)?shù)厍虻拇髿馊退π纬梢院?，太?yáng)這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)著大氣和大洋環(huán)流，形成風(fēng)、云、雨、雪等不同的天氣現(xiàn)象。河流出現(xiàn)了，開(kāi)始流入大洋，山脈受到剝蝕。這一切都在塑造和改變著地表的環(huán)境，影響著地球的生物圈，使地球的氣候、生物以及地球化學(xué)循環(huán)趨于多樣化。

在將來(lái)，瓦里關(guān)站還將繼續(xù)開(kāi)展更多的觀測(cè)項(xiàng)目，為更多的科學(xué)家提供可靠的科研資料，也將為中國(guó)在氣象事業(yè)的發(fā)展做出更多的貢獻(xiàn)！

?瓦里關(guān)山基地（攝影 / 劉鵬）