“十四五”中國大氣本底基準(zhǔn)觀象臺(tái)發(fā)展思路

■ 張國慶 虎文珺 劉鵬 王劍瓊 關(guān)曉軍

立足新發(fā)展階段，中國大氣本底基準(zhǔn)觀象臺(tái)建設(shè)和發(fā)展研究型、探索型、標(biāo)準(zhǔn)示范型業(yè)務(wù)，是貫徹落實(shí)我國生態(tài)文明建設(shè)和“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略的具體行動(dòng)和表現(xiàn)。以瓦里關(guān)為中心優(yōu)化觀測項(xiàng)目，補(bǔ)齊碳匯觀測與研究的短板，對(duì)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和低碳綠色高質(zhì)量發(fā)展、防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化等具有重要的意義。

1 現(xiàn)狀與形勢分析

1.1 中國大氣本底基準(zhǔn)觀象臺(tái)現(xiàn)狀

瓦里關(guān)站自1994年正式掛牌運(yùn)行以來，經(jīng)過近30年的發(fā)展，已經(jīng)對(duì)關(guān)鍵大氣成分及其物理、化學(xué)特性及變化趨勢等進(jìn)行了長期、連續(xù)、可靠的觀測。目前，已經(jīng)開展溫室氣體、反應(yīng)性氣體、氣溶膠以及太陽輻射、降水化學(xué)、氣象梯度、常規(guī)氣象等近30個(gè)項(xiàng)目，超過60個(gè)要素的觀測，基本滿足世界氣象組織（WMO）的大氣本底長期觀測要求。是WMO的31個(gè)全球本底觀測站之一，是歐亞大陸腹地唯一的大陸型全球本底基準(zhǔn)觀測站，也是世界上海拔最高的大氣本底站。迄今為止，瓦里關(guān)站已向全球提供了近30年連續(xù)、準(zhǔn)確、第一手的具有全球代表性的CO2、CH4、N2O、SF6、CO、穩(wěn)定同位素等大氣成分本底觀測數(shù)據(jù)。

1.2 需求增加

落實(shí)我國“碳達(dá)峰、碳中和”重大戰(zhàn)略部署，需要科學(xué)監(jiān)測和準(zhǔn)確評(píng)估地區(qū)和行業(yè)的碳排放以及減排效果，盡快建立碳中和科學(xué)監(jiān)測評(píng)估體系，支撐氣候變化各項(xiàng)政策落地是當(dāng)務(wù)之急。瓦里關(guān)站必須發(fā)揮自身長期觀測的優(yōu)勢，結(jié)合本地實(shí)際開展溫室氣體及碳中和監(jiān)測評(píng)估工作，這是踐行綠色低碳發(fā)展，落實(shí)“雙碳”戰(zhàn)略的重要舉措。這對(duì)于構(gòu)建生態(tài)文明氣象綜合保障體系，切實(shí)發(fā)揮好基礎(chǔ)性、前瞻性科技保障作用具有重要意義。

我國自20世紀(jì)80年代起就加入了WMO/GAW（全球大氣觀測計(jì)劃），作為履行《蒙特利爾公約》《聯(lián)合國氣候變化框架公約》《巴黎協(xié)定》等一系列國際公約義務(wù)的國家行動(dòng)。隨著國家實(shí)力的增強(qiáng)，我國必將承擔(dān)起更多的國際義務(wù)，并引領(lǐng)世界新格局的形成，而不斷發(fā)展的瓦里關(guān)大氣本底觀測業(yè)務(wù)將為相關(guān)國家戰(zhàn)略決策提供必不可少的基礎(chǔ)科技數(shù)據(jù)支撐。

氣象現(xiàn)代化的業(yè)務(wù)發(fā)展對(duì)瓦里關(guān)大氣本底觀測提出了明確而迫切的發(fā)展需求。大氣本底觀測為防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化提供關(guān)鍵的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2006年，瓦里關(guān)站成為科技部野外科學(xué)試驗(yàn)基地，2018年成為中國氣象局野外科學(xué)試驗(yàn)基地。隨著國內(nèi)野外試驗(yàn)基地的發(fā)展，瓦里關(guān)站也面臨著新的發(fā)展問題，臺(tái)站必須加快發(fā)展，在升級(jí)優(yōu)化觀測項(xiàng)目的同時(shí)，補(bǔ)齊在天—空—地一體化觀測中的短板，并在觀測的基礎(chǔ)上，提升相關(guān)的數(shù)據(jù)處理與科研能力，尤其要補(bǔ)上在科學(xué)研究方面的短板；與國內(nèi)外高校、科研單位加強(qiáng)合作，提高各類觀測資料應(yīng)用和科研能力，建成“開放、共享、合作”的國家野外試驗(yàn)基地。

1.3 存在的不足

臺(tái)站觀測能力不足?，F(xiàn)有觀測系統(tǒng)相對(duì)比較單一，觀測項(xiàng)目不夠完善，集中在近地層觀測，垂直觀測相對(duì)偏少，與世界一流大氣本底站仍有很大差距，也與國家野外科學(xué)試驗(yàn)基地的地位不符。

觀測管理體系不完善、業(yè)務(wù)支撐保障能力不足。目前，大氣本底觀測的業(yè)務(wù)支撐保障還停留在臺(tái)站、中國氣象局兩個(gè)層面。瓦里關(guān)站缺乏一支合格、穩(wěn)定的技術(shù)支撐保障人員隊(duì)伍。同時(shí)在儀器設(shè)備的整機(jī)、關(guān)鍵配件和消耗材料備份上也存在不足。

科研能力和科技轉(zhuǎn)化水平不足。雖然瓦里關(guān)站有一定的觀測數(shù)據(jù)積累，但對(duì)數(shù)據(jù)的資料共享和處理應(yīng)用能力不夠，科研能力和科技轉(zhuǎn)化水平相對(duì)較低。

人才隊(duì)伍建設(shè)不足。人才隊(duì)伍建設(shè)是瓦里關(guān)站發(fā)展的關(guān)鍵，由于建站時(shí)的定位為觀測員，造成人才隊(duì)伍科研能力偏低的現(xiàn)狀。人才引進(jìn)、技術(shù)培訓(xùn)、資金支持等方面不足，導(dǎo)致留不住人才。在發(fā)展研究型業(yè)務(wù)上，缺乏相應(yīng)的人才儲(chǔ)備，不能滿足當(dāng)前需求。

應(yīng)對(duì)氣候變化的綜合觀測和應(yīng)用能力不足。瓦里關(guān)站于2006年正式成為科技部野外試驗(yàn)基地，但是所開展的工作主要以大氣成分觀測為主，與國內(nèi)其他部門野外試驗(yàn)基地工作相比較，開放合作進(jìn)展緩慢、科研成果較少。距離構(gòu)建生態(tài)文明氣象綜合保障體系，切實(shí)發(fā)揮好臺(tái)站在生態(tài)文明建設(shè)中應(yīng)有的作用還存在較大差距。

2 發(fā)展思路

2.1 基本原則

根據(jù)研究型、探索型、標(biāo)準(zhǔn)示范業(yè)務(wù)高質(zhì)量發(fā)展的方針，從戰(zhàn)略高度謀求發(fā)展。遵循“監(jiān)測精密、預(yù)報(bào)精準(zhǔn)、服務(wù)精細(xì)”的總要求，落實(shí)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的相關(guān)部署與要求，面向生態(tài)文明建設(shè)、應(yīng)對(duì)氣候變化等國家戰(zhàn)略需求，堅(jiān)持“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念，緊跟國際科技前沿，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，堅(jiān)持開放合作，創(chuàng)新發(fā)展機(jī)制和管理方式，全面提升瓦里關(guān)站研究型、探索型和標(biāo)準(zhǔn)示范型業(yè)務(wù)能力，高質(zhì)量、高水平地服務(wù)于國家“雙碳”發(fā)展戰(zhàn)略和生態(tài)文明建設(shè)。

2.2 發(fā)展設(shè)想

圍繞國家與地方的發(fā)展戰(zhàn)略需求，大力推動(dòng)先進(jìn)探測技術(shù)和新型觀測設(shè)備在瓦里關(guān)站的應(yīng)用。廣泛應(yīng)用主被動(dòng)遙感、垂直探測技術(shù)，形成對(duì)溫室氣體、氣溶膠、反應(yīng)性氣體、臭氧等關(guān)鍵大氣成分的綜合立體化觀測。完善現(xiàn)有觀測布局，提升觀測能力，建設(shè)世界一流臺(tái)站。

保持瓦里關(guān)站高質(zhì)量、長序列觀測數(shù)據(jù)的優(yōu)勢地位，圍繞國家、地方發(fā)展戰(zhàn)略，以及WMO《GAW執(zhí)行規(guī)劃（2016—2023）》的要求，提升對(duì)大氣成分廓線、碳源匯同位素等監(jiān)測要素的監(jiān)測能力。通過對(duì)現(xiàn)有觀測技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行改造更新和新增觀測設(shè)備兩種途徑，重點(diǎn)補(bǔ)齊瓦里關(guān)站在溫室氣體、反應(yīng)性氣體和大氣氣溶膠觀測要素方面的短板；完善瓦里關(guān)站對(duì)對(duì)流層大氣氧化能力和氣溶膠物理化學(xué)性質(zhì)相關(guān)大氣成分要素的業(yè)務(wù)觀測能力，基本達(dá)到GAW關(guān)于反應(yīng)性氣體和大氣氣溶膠大氣成分要素的觀測基本覆蓋。

大力發(fā)展以激光雷達(dá)、地基遙感、探空為手段的垂直觀測，增加高精度溫室氣體、碳源匯同位素、反應(yīng)性氣體以及氣溶膠的地基觀測設(shè)備，開展碳衛(wèi)星全球溫室氣體監(jiān)測地面真實(shí)性檢驗(yàn)相關(guān)工作，開展天基（衛(wèi)星遙感）、空基（垂直觀測）、地基（地面觀測）一體化觀測業(yè)務(wù)，逐步將瓦里關(guān)站建設(shè)成為研究、探索、示范型基準(zhǔn)本底站。

3 建立全省溫室氣體監(jiān)測站網(wǎng)，開展碳中和監(jiān)測評(píng)估

以瓦里關(guān)站為中心，建設(shè)青海省溫室氣體濃度監(jiān)測網(wǎng)，開展高原區(qū)域溫室氣體精準(zhǔn)觀測。逐步在不同主體功能區(qū)以及溫室氣體主要輸送路徑區(qū)，重點(diǎn)布設(shè)不同梯度溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)，分步驟建立全省溫室氣體地面監(jiān)測骨干站網(wǎng)；探索在監(jiān)測空白區(qū)域，以提高溫室氣體監(jiān)測空間密度為目標(biāo)，適當(dāng)布設(shè)小型高精度CO2傳感器，建成溫室氣體地面監(jiān)測輔助站；完成覆蓋全省人口密集區(qū)及主要天氣路徑的溫室氣體在線監(jiān)測站網(wǎng)和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)體系，為全省碳中和監(jiān)測評(píng)估提供有力支撐。

依托瓦里關(guān)站，建立符合標(biāo)準(zhǔn)的溫室氣體數(shù)據(jù)監(jiān)控、質(zhì)量控制和分析處理平臺(tái)，完成溫室氣體監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集。完善提高溫室氣體監(jiān)測、比對(duì)、標(biāo)校、溯源等基準(zhǔn)觀測技術(shù)；建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)氣壓制、配制中心，提升現(xiàn)有標(biāo)氣制備能力，達(dá)到溯源二級(jí)標(biāo)氣的制備水平；開展溫室氣體監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、溯源等方面的標(biāo)準(zhǔn)制定。

開展“碳達(dá)峰、碳中和”精細(xì)化專項(xiàng)服務(wù)。采用模式計(jì)算青海區(qū)域的碳源匯，開展碳中和潛力和減排行動(dòng)有效性數(shù)值模擬，分析青海省碳中和潛力，發(fā)布月、季、年度溫室氣體監(jiān)測、時(shí)空變化狀況評(píng)估公報(bào)，以及碳中和行動(dòng)路徑有效性評(píng)估報(bào)告。

深入閱讀

靳軍莉, 周青, 張勇, 等, 2021. 新形勢下我國大氣本底觀測研究型業(yè)務(wù)發(fā)展概述. 氣象科技進(jìn)展, 11(3): 183-189.

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