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我国建设海洋温室气体监测系统应对气候变化

日期: 2021-07-09
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全球不断升温,已对地球生态系统、人类生存环境和社会经济可持续发展构成严重威胁。海洋作为全球碳循环中重要的组成部分,是大气CO2的主要汇。海洋在吸收大气CO2和调节气候变化方面起着重要作用,同时本身又受到大气CO2浓度不断增加的影响。长期连续观测海洋上空大气中CO2浓度的变化对量化海洋吸收的CO2能力,理解海洋碳循环和整个地球系统相互作用和反馈的关键,而且对预测未来大气CO2 的浓度乃至全球气候变化都有着重要意义。


长期、定点、准确地观测限排温室气体本底变化,研究其源、汇和输送规律及其影响,是当今全球变化研究、社会发展和环境外交政策所关注的焦点问题。海表大气温室气体浓度的连续观测结果,可以为中国应对气候变化提供基础的数据支持,为中国在国际气候变化谈判中处于有利位置提供保障。


国家海洋环境预报中心“国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室”(碳化学实验室)是国内最早系统开展海洋碳循环监测和研究的机构,并率先在国内开展海洋大气温室气体连续监测工作,积累了大量的工作经验。

我国建设海洋温室气体监测系统应对气候变化


1. 海岛基海洋大气温室气体监测站建设

2013年至2017年间,建成了永暑岛(南沙)、永兴岛(西沙)、北礵岛(台湾海峡)和嵊山岛(长江口)4座海岛基海洋大气温室气体监测站,并开展业务化观测工作,初步形成了一个覆盖中国近海的海洋大气温室气体监测网,填补了中国近海海洋上空大气温室气体高精度连续观测数据的空白,是目前为止国内唯一业务化海岛基海洋大气温室气体监测网,该监测网的建成在《中国海洋报》被专栏报道。


其中,西沙永兴岛位于南海腹地,不但拥有南海海域代表性热带季风气侯特征,而且远离大陆,具有南海西北部海洋大气温室气体本底值的代表性。北礵岛位于福建霞浦县东南部,属于亚热带湿润季风气候,其周边大气具有东海海洋大气温室气体本底值的代表性。嵊山岛位于浙江沿海,属于典型的北亚热带海洋季风区,其周边大气具有长江口海洋大气温室气体本底值的代表性。南沙海洋大气温室气体站位于永暑岛,属热带海洋性季风气候,其周边大气具有南海中南部海洋大气温室气体本底值的代表性。这4个选址分处中国东海、南海,可为这一广大海域的温室气体监测提供具有代表性的数据。

我国建设海洋温室气体监测系统应对气候变化

我国建设海洋温室气体监测系统应对气候变化

2. 海洋大气温室气体监测业务化运行

建成了“监测控制系统”和“数据传输处理系统”,保证了中国近海海洋大气温室气体监测系统的业务化运行工作。


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3. 海岛基海洋大气温室气体监测技术开发


多次对海岛基海洋大气温室气体监测系统进行升级,大大降低了海岛气候环境和人工操作对系统稳定性的影响。使得CO2观测精度达到 0.1ppm,CH4精度达到1ppb,监测频率达到1Hz,达到(WMO-GAW)全球温室气体监测本底站的技术要求。


我国建设海洋温室气体监测系统应对气候变化

4. 监测数据应用


将4个海岛基监测站的监测数据与大气所“GEOS-Chem”大气化学传输模式结果进行了比较和分析。分析结果显示,4个海岛基监测站监测数据均能代表该区域大气本底浓度变化情况;同时监测数据可以捕捉到模式结果无法模拟到的突发变化情况。


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GEOS-Chem 模式框架图

我国建设海洋温室气体监测系统应对气候变化

5温室气体分析仪(GGA)简介

LGR公司(现隶属于加拿大 ABB)的温室气体分析仪(GGA)是当今世界上先进的同时测量甲烷、二氧化碳和水汽浓度的仪器,具有更高的优越性能。GGA操作简单,耗电低,坚固耐用,是野外研究和空气质量监测的理想工具。快速测量(10 Hz)的特性使其成为涡动相关协方差通量测量和土壤通量研究的更优选择。


我国建设海洋温室气体监测系统应对气候变化

1) 同时测量CH4CO2H2O三种气体,消除稀释效应

2) 高准确度,不确定性<0.03%

3) 更宽的测量范围,且全量程线性

4) 经过全球通量观测网络(如WMO等)和专业实验室的验证


Nature、Science等权威期刊上有大量文献发表,是涡动相关通量测量和土壤通量研究的理想工具


6资料来源:国家海洋环境预报中心 吕洪刚 高级工程师


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