静态箱-气相色谱法CO2和CH4通量观测的质控方法研究

通量观测与大气本底浓度观测采用统一的分析—质控—标校流程和方法对准确评估大气温室气体源汇至关重要。静态箱-气相色谱法是研究陆地生态系统CO_2和CH_4通量的重要手段。本研究首先在实验室对存储样品的气袋进行检测与处理,包括剖析气袋结构,测试气袋在一定时间内对气样中CO_2及CH_4浓度的影响,根据测试结果对采样、运输流程进行优化,确保样品尽量减少污染;其次,采用与温室气体本底浓度分析—质控—标校相一致的流程和方法,以保证两种观测方法所获取数据的准确可比;最后,将本研究中优化的流程和方法应用于2007年7月至2008年7月期间青海瓦里关自由放牧地和围栏草地开展的温室气体通量观测实验,获取了较高质量的CO_2及CH_4通量观数据并进行了初步分析。     

大气化学与大气成分观测与服务研究进展

作为影响气候变化的重要因素,大气成分的观测和研究受到格外的重视,特别是在政府间气候变化专业委员会历次评估报告中均有充分体现。2009年大气成分中心圆满完成了承担的各项任务,在大气本底站温室气体在线观测系统完善、大气化学实验室标校体系建设、大气成分站的技术支持标校、科研、国际合作交流、60周年国庆气象服务、决策气象服务等方面取得了一定的成绩。     

江西省温室气体监测及关键领域碳排放核算工作进展

简要概括了“十三五”规划实施以来,江西省开展温室气体浓度监测及关键领域排放核算相关工作及研究进展。1) 阐述了江西省温室气体观测站网建设现状,分析了各监测站浓度变化特征,对监测数据质量进行了评估,规范了业务服务产品;2) 基于景德镇站温室气体观测数据,开展了大气CO2和CH4浓度变化及其源汇特征相关研究,摸清其区域输送影响及源汇特征;3) 通过对卫星资料的分析研究,揭示了江西省大气温室气体浓度时空分布特征;4) 通过连续多年重点企业碳排放核查,促进了碳排放权交易市场的建立;5) 完成江西全省及11个设区市农业温室气体清单的编制,掌握了农业温室气体排放动态变化,编制发布了相关技术规范。江西省温室气体监测起步较晚,相较于山西、广东、江苏等省仍存在一定差距,亟待配备充足的资金和人员,规范台站观测业务运行,加强数据质控和技术队伍建设;此外,有必要加强各类排放过程排放因子本地测算,进一步规范碳核查工作流程,为江西省生态文明建设、绿色低碳发展及应对气候变化提供支撑。     

我国温室气体本底浓度网络化观测的初步结果

CO₂和CH₄是《京都议定书》限排的主要温室气体。自1990年以来的长期观测表明, 我国青海瓦里关全球本底站大气CO₂和CH₄浓度与北半球中纬度地区其他一些本底站的同期观测结果具有可比性, 观测数据已成为WMO全球温室气体公报及国内外有关评估报告的重要参考依据; 我国4个区域本底站过去一年来的采样分析结果显示:北京上甸子、浙江临安、黑龙江龙凤山、湖北金沙大气CO₂和CH₄浓度明显高于同期瓦里关站的观测值, 表明4个区域站大气CO₂和CH₄受自然及人为活动的影响较大。迄今为止, 国内相关部门通过多种方式开展了温室气体浓度长期观测或短期科研, 各具优势和特点, 但力量相对分散、观测站稀少、侧重点和目标各异。为了全面掌握我国温室气体本底浓度时空变化, 了解不同区域大气受自然和人为活动影响的程度, 亟需相关部门分工协作、优势互补、资源共享, 尽快推进我国温室气体及相关微量成分的网络化观测分析和源汇反演模式系统建设, 进而测算、验证不同区域温室气体排放源和吸收汇的动态变化, 分析、评估各区域之间的输送和影响, 为我国应对气候变化的内政、外交提供决策支持。     

大气成分研究进展

2011年,大气成分研究所圆满完成了承担的各项任务,在温室气体在线观测系统建设、观测设备标校、分析方法改善、大气成分观测模拟影响、决策气象服务等方面均取得了明显的进展。     

碳监测目标的广东省综合气象因子代表站论证

为广东省气象要素、大气成分观测站网优化提供依据，利用广东省86个国家气象观测站的风速、相对湿度、气温以及降水等30年气候资料，结合气候相似性理论论证了全省不同区域的综合气象因子代表站。结果表明：(1)连平站、惠来站、高州站和番禺气象局站的欧氏距离较小，气象要素理论值与观测值的相对误差平均值为3.55%,可分别作为广东省粤北、粤东、粤西和珠三角区域综合气象代表站；(2)21个地市拟选站的气象要素理论值与观测值的相对误差平均值为3.474%,可作为地市级综合气象因子代表站；(3)除了高州站之外，其它3个区域代表站与地市级拟选代表站未出现重叠，因此可以合理布局、优化区域和地市级代表站的规划设计方案。     

国土空间总体规划温室气体核算模型

城市的低碳发展对于应对气候变化及实现我国“碳达峰、碳中和”目标起着至关重要的作用。在新的国土空间规划体系下,国土空间总体规划对城市的低碳发展影响重大。为解决现有的城市温室气体核算中存在的问题,使总体规划促进城市低碳发展,构建了国土空间总体规划温室气体核算模型。该模型基于“空间布局—用地类型—部门划分—模型方法”的框架,采用自上而下与自下而上相结合的方法,与国土空间规划要素紧密结合;建立了市域和中心城区两个层次的碳排放核算方法,并解决了中心城区的碳排放核算问题,可进行国际间比较;解决了总体规划能源预测不完善的问题,提出了不同的核算方法供灵活选择,与完全基于用地类型的方法相比,降低了不确定性。最后基于模型提出了评估总体规划低碳发展水平的核心指标与参考指标。     

瓦里关温室气体本底研究的主要进展

由于温室气体浓度显著增长及其在气候与环境变化中的作用,国际上众多的科学计划和观测体系都把它们的时空分布、源汇及趋势列为重要内容,获得的各种资料在评价人类活动对气候和环境的影响及有关对策研究中起着关键作用。文章阐述了在中国内陆本底地区开展温室气体长期、定点观测的意义和必要性,系统地讨论了10多年来中国瓦里关本底站温室气体本底研究的主要进展。利用瓦里关经严格国际比对和质量控制的大气CO2、CH4长期观测资料,结合同期的地面风资料进行统计分析,建立了瓦里关大气CO2和CH4本底资料筛选方法;利用本底观测资料,研究了瓦里关大气CO2及其δ13C、CH4和CO本底变化及源汇特征所体现的亚洲内陆地域特点和全球代表性,并进一步与同期、同纬度海洋边界层参比值(MBL)以及北半球其他6个大气本底站同期观测数据对比分析,发现了瓦里关大气CH4和CO独特的季节变化并探讨了成因;根据空气团后向轨迹簇所途经的下垫面源汇同观测的大气CO2和CH4浓度变化之间的关系,探讨了瓦里关大气CO2和CH4的输送来源;利用Hysplit-4扩散与输送模式,计算了冬、夏典型月份人为源和自然生态系统源汇对瓦里关大气CO2浓度变化的贡献。并在现有基础上,提出了有待进一步解决的科学问题。     

中国气象局温室气体在线观测项目工作进展

2008年7月,中国气象局确定了今后一个时期应对气候变化的六大重点任务.加强温室气体在线监测分析能力建设,为气候变化的科学研究、节能减排等提供有力科技支撑就是其中一项重要工作.温室气体在线观测项目(一期)建设包括在我国4个大气本底站(青海瓦里关、北京上甸子、浙汀临安、黑龙江龙凤山)建成2种主要温室气体(二氧化碳和甲烷)在线观测系统,2008年底之前卜传观测资料,为了解各站所在地温室气体本底浓度变化及地区间差异,进一步分析评估不同地区之间的相互影响、测算排放源和吸收汇的动态变化奠定基础,为我国应对气候变化的内政、外交提供科技支撑.     

区域自动气象站标校体系建设的探讨

区域自动气象站(以下简称区域站)是地面气象观测网的重要组成部分,为确保各要素观测数据的准确、可靠并具有代表性,开展区域站的标校工作是非常重要的。但由于区域站数量多,急需建立相应的标校体系。根据浙江省区域站的实际情况,对区域站的标校体系建设的若干问题进行了思考和探讨。     

人类活动对20世纪中国西北地区气候变化影响检测和21世纪预测

使用各国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组(WG1)2001年科学评估报告中给出的7个全球气候系统模式(CCC、CCSR、CSIRO、DKRZ、GFDL、HADL、NCAR),对20世纪中国西北地区气候变化作检测表明,从观测计算得到的近百年中国西北地区气候变暖0.75℃和近50年气候变暖0.88℃,很可能与人类活动造成大气中温室气体浓度增加以及硫化物气溶胶增加有联系.所有模式的控制试验没有表现出明显的增暖趋势,但是,根据20世纪的排放,所有模式模拟出温室气体增加或温室气体与硫化物气溶胶增加,造成西北地区变暖平均为0.34～1.57℃/100 a和0.90～1.86℃/50 a.所有模式对21世纪中国西北地区气候变化的计算表明,21世纪由于人类活动排放温室气体增加,以及温室气体和硫化物气溶胶增加,西北地区气温将可能平均升高2.79～4.50℃/100a.对21世纪未来降水变化的分析表明,由于温室气体增加,以及由于温室气体和硫化物气溶胶增加,未来西北地区降水将可能增加48～60 mm/100a.由于全球气候模式在模拟区域尺度气候变化上存在较大的不确定性,以及人类活动排放的多样性,因此,对未来的预测展望存在不确定性.     

临安区域大气本底站温室气体研究进展

为研究我国长江三角洲区域温室气体本底浓度变化的时空分布特征,自2006年以来,临安区域大气本底站开展了温室气体瓶采样的观测实验。2008年开始,陆续开展温室气体在线观测项目。观测结果将探明我国长江三角洲区域温室气体浓度时空分布、变化趋势、源汇特征。     

近30年人类活动对东亚地区气候变化影响的检测与评估

利用近30年 (1961~1990年) 观测的温度 (包括平均、最高、最低)、降水、日较差、水汽的季和年平均资料, 对IPCC提供的5个全球海气耦合模式 (ECHAM4, HADCM2, GFDL, CGCM1, CSIRO) 在同样时段只考虑CO₂等温室气体的影响和既有CO₂等温室气体又有气溶胶的影响两种情形对东亚地区气候变化进行了检测。分析表明, 考虑温室气体与硫化物气溶胶作用, 冬季最低温度模拟效果较只考虑温室气体与观测更接近。结果还表明, 在两种情形下, 这些模式对东亚和中国地区的气候都有一定的模拟能力, 但同时各个模式的模拟场也都有各自的系统误差; 气溶胶的作用使东亚地区气温下降; 从相关系数计算表明, 模拟最好的变量是温度, 其次是水汽和降水, 最差的是日较差; 在空间的分布上, 各变量冬季的模拟效果最好; 考虑总体情况, ECHAM4与HADCM2两个模式对东亚和中国地区的气候模拟效果在5个模式中是最好的。     

人为强迫和自然强迫对近年来对流层顶高度变化的贡献

观测表明,自1979年以来对流层顶（平流层与对流层之间的界限）高度增加了数百米。在气候模式实验中,等量的增加也是显而易见的。气候模式实验表明,人为因素导致臭氧和均匀混合温室气体的变化,对1979-1999年对流层顶高度增加的影响占所有因素的80％。臭氧对平流层的冷却作用和均匀混合的温室气体对对流层的加热作用,使对流层顶高度增加。     

中国省级土地利用变化和林业温室气体清单编制方法

省级土地利用变化和林业（LUCF）温室气体清单主要评估“森林和其他木质生物质生物量碳储量的变化”和“森林转化温室气体排放”两类主要温室气体的排放源或吸收汇。省级LUCF温室气体清单编制方法以政府间气候变化专门委员会（IPCC）有关国家温室气体清单指南为基础,结合中国LUCF活动的实际情况,特别是在考虑核心关键数据的可获得性与可靠性的基础上制订完成。同时还建立了适用于不同省的关键排放因子和参数数据库,旨在为科学合理地编制中国省级LUCF温室气体清单提供方法学依据。     

气候敏感度、气候反馈过程与2℃升温阈值的不确定性问题

气候敏感度是度量温室气体浓度升高和全球升温幅度关系的重要指标,当前气候模拟和气候预估中的很多不确定性问题,都直接和气候敏感度有关。气候敏感度的大小也决定着预估的气候变暖幅度的大小,直接影响到温室气体减排政策的制订。在简要回顾气候敏感度概念的提出和研究历史基础上,着眼于气候反馈分析,介绍了气候敏感度与辐射强迫和反馈过程的关系,总结了气候系统主要的反馈过程;根据大气层顶的能量平衡关系,利用CMIP5多模式结果介绍了平衡态气候敏感度和瞬态气候响应(包括累积碳排放的瞬态气候响应)的估算原理和方法,总结了气候敏感度不确定性的来源,并以"2℃阈值"问题为例,介绍了气候敏感度对预估结果不确定性的影响。随着观测资料的积累和气候模式的发展,继续减少气候敏感度的不确定性、估算包含碳循环的敏感度、利用地球系统模式规划最优碳排放路径是未来本领域主要的研究方向。     

减缓气候变化的最新科学认知

 摘 要：2007年5月4日，IPCC第三工作组在泰国曼谷发布了第四次评估报告《气候变化2007：减缓气候变化》的决策者摘要及主报告。报告综合评估了2001年以来有关减缓气候变化的最新研究成果，考察分析了中短期（2030年前）和长期（2030年后）温室气体的排放情景、减排潜力、成本范围，以及稳定大气温室气体（GHG）浓度水平的可能选择。报告总体认为，未来温室气体排放取决于发展路径的选择，现有各种技术手段和许多在2030年以前具有市场可行性的低碳和减排技术，将以较低的成本实现有效减排；在2030年以后将温室气体浓度稳定在较低水平的成本并不高，但需要国际合作，采取一致行动，并认为可持续发展与温室气体减排可以相互促进。     

大气成分观测与服务中心的主要进展

在大气化学实验室以及大气本底、酸雨和沙尘暴等观测站网长期工作基础上，作为“大气成分轨道”的主要牵头实施单位，大气成分观测与服务中心积极按照中国气象局业务技术体制改革总体方案精神，按照“立足现有、统筹规划、重点突出、分步建设”基本思路，设计建设大气成分研究型业务体系，保证了各项科研、业务和服务工作的顺利开展。目前初步形成了12个研究和业务团队：气溶胶、温室气体及相关微量成分、反应性气体与大气光化学、臭氧与辐射、酸雨、边界层、数值同化、大气成分数值模拟、化学输送数值模拟、大气成分气候效应、大气成分反转数值模拟、常规预报要素分析。2005年在研和新获准的各类国家级和省部级科研项目达30多项。对原有的观测站网和大气化学实验室进行升级改造、增容及整合，重新布设了基本覆盖全国范围的30个大气成分观测站。按照国家科技基础条件平台发展规划，牵头实施“国家大气成分本底观测研究台站体系建设”。中国气象局4个大气本底站（青海瓦里关、北京上甸子、浙江临安、黑龙江龙凤山）正式进入国家级野外观测研究台站行列；完成了2个拟新建本底站（云南香格里拉、新疆阿克达拉）论证试验和可行性研究报告，初步确定了湖北金沙预选本底站站址，即将启动科学论证工作；开展“酸雨观测业务规范”人员培训，大力推进酸雨工作业务化。     

城市开发和建设对自然环境的影响

黑河是黑龙汀流域的一个边境贸易城市,没有重工业及化工业,所以城市温室气体排故对城市的气候环境影响也很小.我们对黑河城市开发过程和黑河气象站长期观测到的数据进行综合分析和整理,得出黑河城市开发对当地的气温、降水、冻土的影响.通过分析计算的数值可以看到黑河城市的大规模的开发引起区域内的年平均气温升高、年平均降水量的减少、冻土深度的降低.从黑河这个城市的发展对自然环境的影响,可以得出一个对现实有影响的结论,城市的开发和建设对气候的影响要大于城市温室气体排放对气候的影响.就是在城市建设和开发时要考虑自然环境的因素,尽量保护城市生态环境,做到城市开发和建设与生态环境和谐发展.     

MOZART-4大气化学模式模拟东亚季风对对流层污染物的影响:模式验证

利用东亚酸沉降监测网(EANET)、WMO全球温室气体数据中心(WDCGG)的观测资料和TOMS、MODIS卫星观测资料,对MOZART-4大气化学输送模式进行了评估.结果表明,MO-ZART-4对东亚地区近地面二次污染物O3、一次污染物CO和CH4的模拟值与观测值具有较好的一致性,其中低纬海洋观测站的相关系数最高达到0.93,高纬Mondy站的相关系数最低,但也达到0.56;采用统计学相关性分析法检验了O3模拟值与观测值的总体相关性,三种检验方法均说明模拟值与观测值总体是相关的,且低纬海洋观测站的相关性最高.根据各观测站模拟值与观测值的相关性及地理位置等,将东亚划分为5个区,5个区域中对流层O3总量的模拟值与TOMS卫星观测值能够很好地匹配,但由于对流层顶的不确定性,使得模拟结果存在小的偏差.对比气溶胶光学厚度四季气候平均模拟结果与MODIS资料显示,模式能够模拟出卫星资料中东亚地区的高值区,模拟结果存在的偏差主要是模式排放源和模拟结果的分辨率较低以及某些地区特殊的地形导致的.