“十四五”中國大氣本底基準觀象臺發展思路

■ 張國慶 虎文珺 劉鵬 王劍瓊 關曉軍

立足新發展階段，中國大氣本底基準觀象臺建設和發展研究型、探索型、標準示范型業務，是貫徹落實我國生態文明建設和“碳達峰、碳中和”戰略的具體行動和表現。以瓦里關為中心優化觀測項目，補齊碳匯觀測與研究的短板，對我國經濟建設和低碳綠色高質量發展、防災減災、應對氣候變化等具有重要的意義。

1 現狀與形勢分析

1.1 中國大氣本底基準觀象臺現狀

瓦里關站自1994年正式掛牌運行以來，經過近30年的發展，已經對關鍵大氣成分及其物理、化學特性及變化趨勢等進行了長期、連續、可靠的觀測。目前，已經開展溫室氣體、反應性氣體、氣溶膠以及太陽輻射、降水化學、氣象梯度、常規氣象等近30個項目，超過60個要素的觀測，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，瓦里關站已向全球提供了近30年連續、準確、第一手的具有全球代表性的CO2、CH4、N2O、SF6、CO、穩定同位素等大氣成分本底觀測數據。

1.2 需求增加

落實我國“碳達峰、碳中和”重大戰略部署，需要科學監測和準確評估地區和行業的碳排放以及減排效果，盡快建立碳中和科學監測評估體系，支撐氣候變化各項政策落地是當務之急。瓦里關站必須發揮自身長期觀測的優勢，結合本地實際開展溫室氣體及碳中和監測評估工作，這是踐行綠色低碳發展，落實“雙碳”戰略的重要舉措。這對于構建生態文明氣象綜合保障體系，切實發揮好基礎性、前瞻性科技保障作用具有重要意義。

我國自20世紀80年代起就加入了WMO/GAW（全球大氣觀測計劃），作為履行《蒙特利爾公約》《聯合國氣候變化框架公約》《巴黎協定》等一系列國際公約義務的國家行動。隨著國家實力的增強，我國必將承擔起更多的國際義務，并引領世界新格局的形成，而不斷發展的瓦里關大氣本底觀測業務將為相關國家戰略決策提供必不可少的基礎科技數據支撐。

氣象現代化的業務發展對瓦里關大氣本底觀測提出了明確而迫切的發展需求。大氣本底觀測為防災減災、應對氣候變化提供關鍵的基礎數據。2006年，瓦里關站成為科技部野外科學試驗基地，2018年成為中國氣象局野外科學試驗基地。隨著國內野外試驗基地的發展，瓦里關站也面臨著新的發展問題，臺站必須加快發展，在升級優化觀測項目的同時，補齊在天—空—地一體化觀測中的短板，并在觀測的基礎上，提升相關的數據處理與科研能力，尤其要補上在科學研究方面的短板；與國內外高校、科研單位加強合作，提高各類觀測資料應用和科研能力，建成“開放、共享、合作”的國家野外試驗基地。

1.3 存在的不足

臺站觀測能力不足?，F有觀測系統相對比較單一，觀測項目不夠完善，集中在近地層觀測，垂直觀測相對偏少，與世界一流大氣本底站仍有很大差距，也與國家野外科學試驗基地的地位不符。

觀測管理體系不完善、業務支撐保障能力不足。目前，大氣本底觀測的業務支撐保障還停留在臺站、中國氣象局兩個層面。瓦里關站缺乏一支合格、穩定的技術支撐保障人員隊伍。同時在儀器設備的整機、關鍵配件和消耗材料備份上也存在不足。

科研能力和科技轉化水平不足。雖然瓦里關站有一定的觀測數據積累，但對數據的資料共享和處理應用能力不夠，科研能力和科技轉化水平相對較低。

人才隊伍建設不足。人才隊伍建設是瓦里關站發展的關鍵，由于建站時的定位為觀測員，造成人才隊伍科研能力偏低的現狀。人才引進、技術培訓、資金支持等方面不足，導致留不住人才。在發展研究型業務上，缺乏相應的人才儲備，不能滿足當前需求。

應對氣候變化的綜合觀測和應用能力不足。瓦里關站于2006年正式成為科技部野外試驗基地，但是所開展的工作主要以大氣成分觀測為主，與國內其他部門野外試驗基地工作相比較，開放合作進展緩慢、科研成果較少。距離構建生態文明氣象綜合保障體系，切實發揮好臺站在生態文明建設中應有的作用還存在較大差距。

2 發展思路

2.1 基本原則

根據研究型、探索型、標準示范業務高質量發展的方針，從戰略高度謀求發展。遵循“監測精密、預報精準、服務精細”的總要求，落實“碳達峰、碳中和”目標的相關部署與要求，面向生態文明建設、應對氣候變化等國家戰略需求，堅持“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念，緊跟國際科技前沿，加強頂層設計，堅持開放合作，創新發展機制和管理方式，全面提升瓦里關站研究型、探索型和標準示范型業務能力，高質量、高水平地服務于國家“雙碳”發展戰略和生態文明建設。

2.2 發展設想

圍繞國家與地方的發展戰略需求，大力推動先進探測技術和新型觀測設備在瓦里關站的應用。廣泛應用主被動遙感、垂直探測技術，形成對溫室氣體、氣溶膠、反應性氣體、臭氧等關鍵大氣成分的綜合立體化觀測。完善現有觀測布局，提升觀測能力，建設世界一流臺站。

保持瓦里關站高質量、長序列觀測數據的優勢地位，圍繞國家、地方發展戰略，以及WMO《GAW執行規劃（2016—2023）》的要求，提升對大氣成分廓線、碳源匯同位素等監測要素的監測能力。通過對現有觀測技術和設備進行改造更新和新增觀測設備兩種途徑，重點補齊瓦里關站在溫室氣體、反應性氣體和大氣氣溶膠觀測要素方面的短板；完善瓦里關站對對流層大氣氧化能力和氣溶膠物理化學性質相關大氣成分要素的業務觀測能力，基本達到GAW關于反應性氣體和大氣氣溶膠大氣成分要素的觀測基本覆蓋。

大力發展以激光雷達、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、反應性氣體以及氣溶膠的地基觀測設備，開展碳衛星全球溫室氣體監測地面真實性檢驗相關工作，開展天基（衛星遙感）、空基（垂直觀測）、地基（地面觀測）一體化觀測業務，逐步將瓦里關站建設成為研究、探索、示范型基準本底站。

3 建立全省溫室氣體監測站網，開展碳中和監測評估

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

依托瓦里關站，建立符合標準的溫室氣體數據監控、質量控制和分析處理平臺，完成溫室氣體監測標準化數據集。完善提高溫室氣體監測、比對、標校、溯源等基準觀測技術；建設標準氣壓制、配制中心，提升現有標氣制備能力，達到溯源二級標氣的制備水平；開展溫室氣體監測、數據處理、數據質量控制、溯源等方面的標準制定。

開展“碳達峰、碳中和”精細化專項服務。采用模式計算青海區域的碳源匯，開展碳中和潛力和減排行動有效性數值模擬，分析青海省碳中和潛力，發布月、季、年度溫室氣體監測、時空變化狀況評估公報，以及碳中和行動路徑有效性評估報告。

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務發展概述. 氣象科技進展, 11(3): 183-189.

王庚辰, 2002. 中國大陸上空CO2的本底濃度及其變化. 科學通報,10(47): 780-783.

周凌晞, 李金龍, 溫玉璞, 等, 2003. 瓦里關山大氣CO2及其δ13C本底變化. 環境科學學報, 23(3): 295-300.

周凌晞, 張曉春, 郝慶菊, 等, 2006. 溫室氣體本底觀測研究. 氣候變化研究進展, 2(2): 63-67.