大气本底站扩容：覆盖我国气候系统关键观测区

位于青海省海南藏族自治州的瓦里关全球大气本底站，海拔3816米，是目前欧亚大陆腹地唯一的大陆型全球本底基准观测站，也是国家级大气本底观测核心网络的重要一员。

今年7月，国家级大气本底观测核心网络迎来了“新成员”。中国气象局在环渤海、黄淮、四川盆地等气候系统关键观测区，启动10个拟新增国家大气本底站站址观测试验。在分析评估拟选站点及其试验结果后，将确定最终入选站点并推进建设。

新增大气本底站有何意义？大气本底站如何为国家应对气候变化、实现“双碳”目标，以及生态文明建设提供重要支撑？

观测“摸清家底”

大气本底是指全球或区域尺度范围内大气成分及其相关特性的长期平均状态及变化特征。大气本底站在观测基础气象要素外，主要观测与天气、气候、环境和健康密切相关的大气成分，包括温室气体、气溶胶、反应性气体等，这些测量的大气成分既要相对稳定、混合均匀又要远离人为排放直接影响。

按照站址代表的尺度范围大小，世界气象组织/全球大气观测（WMO/GAW）将大气本底站分为全球大气本底站和区域大气本底站两类。其中，全球大气本底站的代表空间尺度范围一般是数千公里，区域站的代表尺度范围则为几十至数百公里。

中国科学院大气物理研究所研究员张仁健表示，大气本底观测，对于我们进一步“摸清家底”，更精细服务于应对气候变化、推进生态文明建设和实现“双碳”目标等具有极其重要的意义。

20世纪80至90年代，气象部门在北京上甸子、浙江临安和黑龙江龙凤山建设3个区域大气本底站，观测酸雨、PM10和大气混浊度等。1994年，瓦里关山建立了欧亚大陆腹地第一个全球大气本底站，填补了当时欧亚大陆腹地的本底观测空白。基于瓦里关本底站近30年的观测数据绘制的业界闻名的“瓦里关曲线”，也成为支持全球温室气体浓度持续上升的有力证据之一。

目前，我国已建成1个全球大气本底站和6个区域大气本底站，加上试运行的广东新丰国家大气本底站，国家级大气本底观测核心网络初步构成。

建站“百里挑一”

目前，大气环境中的许多重要组成正在快速演变，在更长时间尺度和气候变化影响下，现有的大气本底站远远不能满足需要。

“我们迫切需要从区域尺度上更好地掌握关键大气成分及相关特性的长期演变，推进本底站建设。”中国气象科学研究院研究员徐晓斌说。

因此，2018年，中国气象局提出在尚未建设大气本底站的环渤海陆海气、黄淮农田生态、四川盆地环境、锡林郭勒草原、敦煌沙漠陆面过程、青藏高原陆面与大气过程等8个气候系统关键观测区新建一批国家大气本底站。

同时，针对不同地区特色需求，如典型的生态功能区、大城市群、海洋极地等，建设一批特殊功能区的大气本底站，成为全球大气本底站和区域大气本底站的有力补充，实现16个气候系统关键观测区国家大气本底站全覆盖。

那么，如何在数百数千公里的广阔尺度上，选取既体现区域气候代表性，又能反映观测资料准确性和可比性的合适点位呢？中国气象局气象探测中心正高级工程师张晓春表示，想获取高质量的观测数据，就必须避免人为活动的影响，选在远离人类活动的偏远地区，保证所观测的大气较为“清洁”，可以捕捉到气候变化的微小信号。

“也正因此，在瓦里关本底站不允许炒菜，否则会产生气体和颗粒等污染，有时过往的车辆也会显著影响观测结果。”张晓春介绍道。

同时，选址时也要考虑具有典型气候代表性，例如瓦里关本底站位于海拔3816米的瓦里关山，能够真实反映北半球乃至全球尺度大气成分的平均混合状态。不仅如此，选址时还要充分考虑下垫面的特征、周边污染源的分布与排放情况，以及土地利用规划；在确定为意向性站址后，还需要对站址的代表性进行为期至少一年的可行性科学论证试验，以确保具有较好的区域代表性。

除了考虑外部环境外，选址时也要充分考虑建成以后设备的运行。“敦煌站址位于当地戈壁沙漠中，我们站址开始无电、无水、无网络、无道路，如今能使用国产化仪器设备开展气溶胶、温室气体、反应性气体等的观测试验。”敦煌沙漠陆面过程观测区新增国家大气本底站工作对接人蔡青青说。

国产设备“显身手”

由于观测目标的特殊性，大气本底站采用的技术方法、对设备的要求也与一般的观测站不同。“大气本底观测的要求更高、更严，观测也更难。”张晓春举例，当前全球大气二氧化碳平均浓度为410ppm（ppm即百万分之一）左右，但年增长率仅为2ppm多一点，要想准确地监测到其变化，所用仪器设备精度就要达到0.1ppm。

早期，大气成分观测设备主要依靠国外进口。近年来，随着中国气象局观测自动化工作不断深入，国产仪器快速发展。

在试验阶段，各拟选站开展高精度温室气体、气溶胶、反应性气体监测，探测中心对5类进口、国产装备进行实时监控、质控，温室气体国产与进口设备进行并行观测试验。目前并行试验分析显示，国产和进口设备的关键指标一致性较好，国产设备部分数据指标略优于进口设备。

中国气象局气象探测中心大气成分室主任靳军莉介绍，试验观测质量在第68次WMO降水化学实验室比对中并列全球第一。

“中国气象局加快优化国家大气本底观测站网，‘十五五’期间，将建成气候关键区全覆盖的大气本底观测网。”中国气象局综合观测司司长方翔说。

下一步，中国气象局还将继续推动10个新增国家大气本底站边试验、边建设、边应用，以高效优质的气象数据，夯实国家级大气本底观测网，助力实现“双碳”目标。