世界氣象組織(WMO)全球大氣觀測計劃(GAW)站網(wǎng)觀測到全球大氣中CO2濃度在2022年達到417.9ppm,顯示全球大氣平均CO2濃度上升到過去200萬年以來的新高。位于中國青海瓦里關(guān)的GAW全球本底站觀測到大氣CO2濃度在2022年也達到419.3ppm,是自1990年我國在瓦里關(guān)開始全球大氣溫室氣體觀測以來的最高值,表明人類活動排放的溫室氣體持續(xù)在大氣中累積。應(yīng)對氣候變化、全球溫室氣體減排、碳中和面臨的壓力依舊。
20世紀(jì)90年代初,中國氣象局首先在瓦里關(guān)國家大氣本底站開展溫室氣體觀測,后續(xù)在北京、上甸子、浙江臨安、黑龍江龍鳳山、云南香格里拉、湖北金沙和新疆阿克達拉等6個區(qū)域大氣本底觀測站開展溫室氣體的聯(lián)網(wǎng)觀測,分別代表京津冀、長三角、東北林帶和松嫩平原、川滇及高原邊緣帶、洞庭鄱陽兩湖平原和天山地區(qū)的大氣本底特征。左下圖是1990~2022年中國瓦里關(guān)國家大氣本底站和北半球中緯度美國夏威夷冒納羅亞(MaunaLoa,MLO)站大氣CO2月平均濃度長期變化,右下圖是全年在軌運行的兩顆衛(wèi)星監(jiān)測得到的2022年中國陸地區(qū)域大氣CO2年均柱濃度分布圖。
世界氣象組織(WMO)于2023年11月15日發(fā)布的《WMO溫室氣體公報(2022年)第19期》顯示,2022年主要溫室氣體的全球大氣年平均濃度達到新高,二氧化碳(CO2)為417.9±0.2ppm,甲烷(CH4)為1923±2ppb,氧化亞氮(N2O)為335.8±0.1ppb,分別為工業(yè)化前(1750年之前)水平的150%、264%和124%。中國氣象局瓦里關(guān)國家大氣本底站瓦里關(guān)站2022年的觀測數(shù)據(jù)顯示,大氣CO2、CH4和N2O年平均濃度分別為419.3±0.2ppm、1979±0.6ppb、336.5±0.2ppb,與北半球中緯度地區(qū)同期平均濃度大體相當(dāng),但都略高于全球平均值。2022年全球大氣CO2、CH4和N2O濃度相對于2021年的絕對增量分別為2.2ppm、16ppb、1.4ppb,瓦里關(guān)站分別為2.3ppm、14ppb、1.4ppb。過去10年(2013~2022年)全球大氣CO2、CH4和N2O的年平均絕對增量分別為2.46ppm、10.2ppb、1.05ppb,同期瓦里關(guān)站分別為2.16ppm、9.8ppb、1.09ppb。
六個區(qū)域大氣本底站大氣CO2和CH42022年平均濃度與2021年相比大多呈增加趨勢。衛(wèi)星監(jiān)測顯示:2022年全球和中國陸地區(qū)域年平均大氣CO2濃度分別達到415.0±2.9ppm和417.2±2.9ppm。相比2021年,增長2.3ppm和2.0ppm。全球年平均大氣CO2濃度增量略低于過去10年(2013~2022年)的平均絕對增量(2.5ppm),而中國陸地區(qū)域年平均大氣CO2濃度增量則明顯低于過去10年平均絕對增量(2.5ppm)。
表格1
2022年全球和瓦里關(guān)站3種主要長壽命溫室氣體(CO2、CH4、N2O)的年平均濃度、過去1年的增量和過去10年的年平均增量。
圖1
1990年以來瓦里關(guān)站大氣CO2、CH4、N2O濃度(上圖)及其增長率(下圖)上圖中的藍點表示月平均值,
紅線為其線性擬合曲線;下圖中的紅點表示月增長率,灰色柱為增長率年平均
二氧化碳(CO2)是影響地球輻射平衡最主要的長壽命溫室氣體,對過去10年和過去5年輻射強迫增幅的貢獻分別約為79%和77%。工業(yè)化前(1750年之前)全球大氣CO2平均濃度保持在278.3ppm左右,由于人類活動排放(化石、生物質(zhì)燃料燃燒、水泥生產(chǎn)以及土地利用變化等)的影響,全球大氣CO2濃度不斷升高。2022年全球和瓦里關(guān)站CO2年平均濃度分別達417.9±0.2ppm和419.3±0.2ppm,過去10年的年平均絕對增量分別為2.46ppm和2.16ppm。2022年其他區(qū)域站大氣CO2年均濃度月均值與2021年同期相比總體上呈現(xiàn)增加之勢。
甲烷(CH4)是影響地球輻射平衡第二重要的長壽命溫室氣體,至2022年在全部長壽命溫室氣體濃度升高所產(chǎn)生的總輻射強迫中的貢獻率約為19%。約40%的甲烷來自自然源排放(如濕地和白蟻),約60%來自人為源(如反芻動物、水稻種植、化石燃料開采、垃圾填埋和生物質(zhì)燃燒)。工業(yè)化前全球大氣CH4年平均濃度保持在722ppb左右。全球大氣CH4的年增量在20世紀(jì)80年代末約為12ppbyr-1,1999~2006年間降至近乎為零,2007年以來,大氣中的CH4再次增加。2022年全球平均和瓦里關(guān)站大氣CH4的年平均濃度分別達到1923±2ppb和1979±0.6ppb,過去10年的年平均絕對增量分別為10.2ppb和9.8ppb。2022年其他區(qū)域站大氣CH4年均濃度月均值與2021年同期相比總體上呈現(xiàn)增加之勢。
氧化亞氮(N2O)是影響地球輻射平衡的重要的長壽命溫室氣體,至2022年在全部長壽命溫室氣體濃度升高所產(chǎn)生的總輻射強迫中的貢獻率約為6%。N2O通過自然源(約57%)和人為源(約43%)排入大氣,包括海洋、土壤、生物質(zhì)燃燒、化肥使用和各類工業(yè)過程。工業(yè)化前全球大氣N2O年平均濃度保持在270.1ppb左右。由于人類活動排放,全球大氣的N2O濃度不斷升高。中國氣象局于1996年首先在瓦里關(guān)站開展N2O的觀測,至2009年逐步擴展到了7個大氣本底站。2022年全球和瓦里關(guān)站的N2O年平均濃度分別達335.8±0.1ppb和336.5±0.2ppb,過去10年的年平均絕對增量分別為1.05ppb和1.09ppb。
世界氣象組織全球大氣觀測計劃(WMO/GAW)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)溫室氣體的全球網(wǎng)絡(luò)化觀測和分析。截至目前,該觀測網(wǎng)包括32個全球大氣本底站、400余個區(qū)域大氣本底站和100余個貢獻站。中國氣象局4個大氣本底站(青海瓦里關(guān)、北京上甸子、浙江臨安和黑龍江龍鳳山)已列入WMO/GAW大氣本底站系列,并按照WMO/GAW的觀測規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)開展觀測。瓦里關(guān)站的觀測資料已進入WMO世界溫室氣體數(shù)據(jù)中心(WDCGG),用于《WMO溫室氣體公報》,以及WMO、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)、政府間氣候變化專門委員會(IPCC)等的多項科學(xué)評估。
Picarro G2508 氣體濃度分析儀通過同時測量五種氣體(N2O、CH4、CO2、NH3 和 H2O),從根本上簡化了土壤通量研究,且描繪了溫室氣體土壤排放的全貌。土壤與大氣之間的溫室氣體交換是全球碳循環(huán)和氮循環(huán)的關(guān)鍵一步。G2508 易于集成土壤檢測腔室,無需組裝或同步不同的氣體分析儀,就可以實現(xiàn)所有主要溫室氣體的行為觀測。G2508 采用精密光腔衰蕩光譜(CRDS)技術(shù),以達十億分之一(ppb)的靈敏度測量氣體濃度,其漂移可忽略不計。而且,Picarro 的算法可以對N2O、CH4和 CO2 的濃度自動進行水汽影響校正。
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