全球不斷升溫，已對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)、人類(lèi)生存環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)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(diào)節(jié)氣候變化方面起著重要作用，同時(shí)本身又受到大氣CO₂濃度不斷增加的影響。長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)海洋上空大氣中CO₂濃度的變化對(duì)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(tǒng)相互作用和反饋的關(guān)鍵，而且對(duì)預(yù)測(cè)未來(lái)大氣CO₂ 的濃度乃至全球氣候變化都有著重要意義。
 

長(zhǎng)期、定點(diǎn)、準(zhǔn)確地觀測(cè)限排溫室氣體本底變化，研究其源、匯和輸送規(guī)律及其影響，是當(dāng)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(xù)觀測(cè)結(jié)果，可以為中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支持，為中國(guó)在國(guó)際氣候變化談判中處于有利位置提供保障。
 

國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心“國(guó)家海洋局海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”（碳化學(xué)實(shí)驗(yàn)室）是國(guó)內(nèi)最早系統(tǒng)開(kāi)展海洋碳循環(huán)監(jiān)測(cè)和研究的機(jī)構(gòu)，并率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)展海洋大氣溫室氣體連續(xù)監(jiān)測(cè)工作，積累了大量的工作經(jīng)驗(yàn)。
 

1. 海島基海洋大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)站建設(shè)
 

2013年至2017年間，建成了永暑島（南沙）、永興島（西沙）、北礵島（臺(tái)灣海峽）和嵊山島（長(zhǎng)江口）4座海島基海洋大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)站，并開(kāi)展業(yè)務(wù)化觀測(cè)工作，初步形成了一個(gè)覆蓋中國(guó)近海的海洋大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)網(wǎng)，填補(bǔ)了中國(guó)近海海洋上空大氣溫室氣體高精度連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的空白，是目前為止國(guó)內(nèi)唯一業(yè)務(wù)化海島基海洋大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)網(wǎng)，該監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建成在《中國(guó)海洋報(bào)》被專(zhuān)欄報(bào)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(yuǎn)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(rùn)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(qū)，其周邊大氣具有長(zhǎng)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(guó)東海、南海，可為這一廣大海域的溫室氣體監(jiān)測(cè)提供具有代表性的數(shù)據(jù)。
 

2. 海洋大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)化運(yùn)行
 

建成了“監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)”和“數(shù)據(jù)傳輸處理系統(tǒng)”，保證了中國(guó)近海海洋大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行工作。
 

3. 海島基海洋大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)
 

多次對(duì)海島基海洋大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，大大降低了海島氣候環(huán)境和人工操作對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。使得CO2觀測(cè)精度達(dá)到 0.1ppm，CH4精度達(dá)到1ppb，監(jiān)測(cè)頻率達(dá)到1Hz，達(dá)到(WMO-GAW)全球溫室氣體監(jiān)測(cè)本底站的技術(shù)要求。
 

4. 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用
 

將4個(gè)海島基監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與大氣所“GEOS-Chem”大氣化學(xué)傳輸模式結(jié)果進(jìn)行了比較和分析。分析結(jié)果顯示，4個(gè)海島基監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均能代表該區(qū)域大氣本底濃度變化情況；同時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以捕捉到模式結(jié)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(xiàn)隸屬于加拿大 ABB）的溫室氣體分析儀（GGA）是當(dāng)今世界上先進(jìn)的同時(shí)測(cè)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(jiān)固耐用，是野外研究和空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的理想工具。快速測(cè)量（10 Hz）的特性使其成為渦動(dòng)相關(guān)協(xié)方差通量測(cè)量和土壤通量研究的更優(yōu)選擇。
 

1) 同時(shí)測(cè)量CH4, CO2, H2O三種氣體，消除稀釋效應(yīng)

2) 高準(zhǔn)確度，不確定性＜0.03%

3) 更寬的測(cè)量范圍，且全量程線性

4) 經(jīng)過(guò)全球通量觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)（如WMO等）和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的驗(yàn)證

Nature、Science等權(quán)威期刊上有大量文獻(xiàn)發(fā)表，是渦動(dòng)相關(guān)通量測(cè)量和土壤通量研究的理想工具

6. 資料來(lái)源：國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心 呂洪剛 高級(jí)工程師