二氧化碳气体变送器

9月29日，中国气象局发布《2020年中国温室气体公报（总第10期）》。当日，中国气象局科技与气候变化司副司长严明良在中国气象局10月新闻发布会上介绍，2020年我国6个区域本底站的二氧化碳和甲烷浓度与2019年相比总体呈现增加趋势。中国气象局科技与气候变化司副司长严明良（图片来源：中国气象局）严明良表示，《2020年中国温室气体公报（总第10期）》与联合国世界气象组织（WMO）发布的《2020年WMO温室气体公报》相呼应，报告了中国2020年主要温室气体监测数据情况。严明良介绍，目前中国气象局有7个国家大气本底站开展温室气体业务观测，分别为青海瓦里关、北京上甸子、浙江临安、黑龙江龙凤山、湖北金沙、云南香格里拉和新疆阿克达拉。瓦里关国家大气本底站是世界气象组织全球32个大气本底站之一。2020年瓦里关国家大气本底站观测的二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的浓度分别为414.3±0.2 ppm、1944±0.7 ppb、333.8±0.1 ppb，与北半球中纬度地区平均浓度大体相当，二氧化碳浓度较2019年增幅约2.5ppm，与全球增幅持平。2020年我国6个区域本底站的二氧化碳和甲烷浓度与2019年相比总体呈现增加趋势。据悉，中国气象局在世界气象组织框架下，协调中国区域的温室气体及相关微量成分高精度观测，所用数据处理方法、标准、流程均与国际接轨，自上世纪九十年代开始温室气体本底浓度观测。从2016年起，我国发射3颗二氧化碳在轨卫星，2018年开始开展机载温室气体在线观测和平流层温室气体原位观测试验。2021年，中国气象局组建了包含44个国家级气象观测台站和16个省级气象观测站在内的国家温室气体观测网。截至目前，已经初步形成天、空、地一体化的温室气体立体观测能力。温室气体主要包括《京都议定书》限排的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、六氟化硫（SF6）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、三氟化氮（NF3），以及《蒙特利尔议定书》限排的消耗臭氧层物质。世界气象组织/全球大气监测网（WMO/GAW）负责协调大气温室气体及相关微量成分的系统观测和分析。大气温室气体浓度联网监测分析是历次《联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）科学评估报告》《联合国气候变化框架公约（UNFCCC）》、WMO和联合国环境规划署（UNEP）《臭氧损耗科学评估报告》等的数据来源和科学基础。2021年10月25日，WMO发布《2020年全球温室气体公报》。公报采用的大气温室气体浓度数据来自WMO/GAW、全球大气气体先进试验（AGAGE）等。公报称，全球大气主要温室气体浓度继续突破有仪器观测以来的历史记录，二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的浓度分别达到413.2±0.2 ppm、1889±2 ppb、333.2±0.1 ppb，2020年大气二氧化碳浓度增幅约2.5 ppm，高于过去十年平均增幅（2.4 ppm）。2020年全球大气甲烷和氧化亚氮浓度也达到了新的高度，增幅分别达11 ppb和1.2 ppb。根据美国国家海洋大气局（NOAA）的温室气体指数分析结果，2020年由大气长寿命温室气体引起的辐射强迫相比1990年上升了约47%，而其中二氧化碳的贡献超过80%。会上，严明良还表示，未来，中国气象局将进一步提升观测能力，形成覆盖我国16个气候关键区并辐射全球主要纬度带的全要素温室气体本底观测骨干网，增强全球大气二氧化碳和甲烷宽覆盖、高精度、高时空分辨率的业务化观测能力，基于我国自主卫星，联合多种星载探测手段，提高全球温室气体监测水平，为顺利实现我国碳达峰目标和碳中和愿景目标提供科学监测支撑。中国气象局气象探测中心副主任张雪芬在会上透露，“十四五”期间，中国气象局计划在全国16个气候关键观测区增补9个大气本底站，现正在开展前期的选址等相关工作。中国气象局气象探测中心副主任张雪芬（图片来源：中国气象局）同时，“十四五”期间，中国气象局还计划在我国主要的地、市级以上城市以及区域代表性好的地区，开展以二氧化碳为主的温室气体浓度的高精度在线观测和通量观测，并且有针对性地推动开展甲烷等非二氧化碳等温室气体浓度的观测，以满足我国碳中和监测评估系统的评估的需求。此外，中国气象局还将进一步加强国家级、省级在温室气体观测计量、标校溯源等方面的能力，进一步发挥中国气象局在我国温室气体监测方面的优势。

据悉，中国科学院大气物理研究所基于低成本中精度温室气体传感器，研究团队成功构建地基—无人机协同碳观测网络（LUCCN），并利用该观测网络对发电厂二氧化碳排放进行了定性和定量研究。相关研究成果在线发表于《大气科学进展》杂志。人为排放的大量二氧化碳留存在大气中，造成全球气候的显著变化。为尽快落实《巴黎协定》，降低气候变化对人类的影响，控制人为碳排放已成为社会各界的基本认识。“然而，由于对城市地区、重点行业的二氧化碳排放情况了解不足，我们目前掌握的全球碳收支情况仍具有很大的不确定性。”论文第一作者、中国科学院大气物理研究所副研究员杨东旭说，考虑到人为排放源具有较高的排放强度和复杂多变性，有必要对大气二氧化碳浓度变化开展密集、高质量的连续探测。为此，来自中国科学院大气物理研究所、中国科学院空天信息创新研究院等单位的多个科研团队紧密合作，在广东省深圳市和广西壮族自治区南宁市先后开展了针对城市地区和重点行业的温室气体地基遥感和无人机综合观测实验。实验中，杨东旭团队构建了一套地基便携设备和无人机飞行阵列协同的碳观测网络，以弥补温室气体探测卫星时空连续性不足的缺憾，形成了针对排放源的立体观测网络。该观测网络由5台地基观测设备和4台无人机设备构成，能够实现空—地协同的温室气体原位探测。杨东旭说：“这些探测设备均采用低成本、高精度的非色散红外传感器对大气二氧化碳浓度进行探测，每台地基观测设备均配备了高精度微型气象站，辅助后续的数据定标和量化分析。”杨东旭表示，新观测网络兼具地基和无人机的探测能力，在探测的时间连续性、空间覆盖度、机动性等方面具有明显优势，极大地提升了探测数据的有效信息含量。

中国气象局日前印发《高精度温室气体二氧化碳浓度自动观测系统建设指南》（以下简称《指南》），以期充分发挥气象资源优势，快速构建覆盖我国主要城市和区域的温室气体浓度高精度观测网，规范全国气象部门开展高精度温室气体二氧化碳浓度及通量自动观测系统的建设与运行。《指南》明确了现阶段高精度温室气体浓度与通量自动观测系统的基本观测要求，强调在布局时各地要统筹集约建设，确保测量准确度、精度等满足国家标准和技术指标要求，利用气象部门现有观测站网与资源优势，加强沟通协调、多元投入，快速构建覆盖我国主要城市和区域的温室气体浓度高精度观测网。《指南》建议在我国省会城市和重点城市，至少建设一个温室气体观测站；在区域气候代表性较好的高山气象站点，开展温室气体在线观测；在国家气候观象台、中国气象局野外科学试验基地中，选择有一定海拔高度、代表不同地球系统圈层下垫面特征的站点，开展温室气体浓度高精度观测和通量监测，以获得区分人为排放和自然碳汇作用的碳源、碳汇反演基础数据；宜选择部分具有较大区域代表性的站点，开展碳同位素观测，以获得区分陆地和海洋生态系统的基础数据。“开展大气成分观测，不仅是应对气候变化的需要，也是法律赋予气象部门的职责和义务。其中，大气温室气体浓度的观测是气候与气候变化监测中的一项重要内容。”全国气候与气候变化标准化技术委员会大气成分观测预报预警服务分技术委员会秘书长张晓春介绍。面对国家生态文明建设的新形势新任务新要求，中国气象局于2021年组建了温室气体及碳中和监测评估中心，并在全国数十个城市新建、改建温室气体观测站。《指南》作为气象部门开展温室气体观测的纲领性指导文件，不仅对未来站网建设做出系统性规划，也对已有站点的完善与优化给出具体指导。未来，气象部门将进一步加强温室气体观测业务顶层设计、科学规划，持续推进温室气体观测能力建设。作为国内最早开展大气温室气体二氧化碳本底浓度业务观测的部门，中国气象局从20世纪90年代初，率先在瓦里关大气本底站开展大气温室气体二氧化碳本底浓度的长期业务化观测，积累了长序列的监测结果并获得国际认可。如今，在全国建立了以7个大气本底站为核心的全国温室气体观测网，以及较为完善、与国际接轨的温室气体观测标准规范、运行保障、溯源标校等业务体系，主导编制、颁布的与温室气体观测相关的7项国家标准和7项气象行业标准，成为国内其他行业、部门和单位开展温室气体观测设备研发、组网监测等工作的重要参考和依据。