过去30年,瓦里关全球大气本底站高质量完成了大气本底观测,其观测数据被广泛应用到关于全球气候变化的各类前沿研究中,意义重大。9月5日,以“瓦里关曲线——为了地球的明天”为主题的瓦里关全球大气本底站建站30周年暨青藏高原温室气体与气候变化国际学术交流会在青海省西宁市召开。来自世界气象组织、中国气象局、泰国气象局、清华大学、北京大学、三江源生态与高原农牧业国家重点实验室等机构的专家齐聚一堂,围绕世界气象组织全球大气本底站建设情况、青藏高原温室气体与气候变化监测网络建设、高寒生态系统碳汇评估与生态价值核算、青藏高原多圈层变化及其对气候变化响应等主题,进行深入交流研讨。
本期选取大会报告部分精华,带您了解证明全球气候变化的重要依据之一、有力推动国际社会在气候变化问题上形成共识的“瓦里关曲线”以及相关碳源汇研究进展。
中国科学院院士、中国科学院地理科学与资源研究所研究员于贵瑞:
建设多学科交叉融合的中国生态系统研究网络
如今,“双碳”目标已成为新时代标志性的国家战略目标,不仅承载着中国参与全球环境治理、积极应对气候变化的国际责任,更是推动中国经济社会发展模式深刻转型、引领科学技术革命的重要驱动力。在这场变革中,生态系统科学研究的重要性日益显现,为制定科学合理的政策、促进可持续发展,提供了坚实的科学基础。
从国际地圈生物圈计划启动到各类全球科学研究及行动计划相继实施,大尺度宏观生态系统科学研究的需求日益增加。这些研究不仅要求我们能够动态监测生态系统的状态、系统理解变化机理,还需要我们科学预测其演变趋势、科学认知演变规律,并在此基础上进行定量评估与合理调节利用保护等。
图为瓦里关全球大气本底站全貌 拍摄:金泉才
中国陆地生态系统具有巨大的固碳能力,实现生态碳汇倍增目标,必将在国家碳达峰、碳中和行动中,发挥“压舱石”“稳定器”的重大作用。为监测中国生态环境变化、综合研究中国资源和生态环境,中国科学院创建了中国生态系统研究网络,打破此前野外观测研究站各自分散活动、各自为战的局面,建立了统一观测指标、统一技术规范、统一观测的联网研究的科技创新模式,成为我国独具特色的生态系统观测研究基地、技术创新和科技示范基地、人才培养基地及合作交流基地。
在国家重大战略需求的驱动下,多学科交叉、多目标服务、多功能融合的观测研究网络,正成为科学探索的核心方向。因此,走气象观测研究事业发展之路、奠定生态预测科学的数据基础,将是全球尺度通量观测研究事业发展的必由之路。
清华大学地球系统科学系副主任、教授张强:
中国空气质量改善为全球环境治理贡献宝贵经验
过去20年,中国在空气质量改善方面取得了显著进展,这得益于多方面的政策和严谨的科学研究。通过多学科协作,中国运用外场观测、排放清单、化学传输模型、卫星遥感等技术,成功监测和分析大气污染源及其环境效应,助推空气污染治理取得进展。
自2013年《大气污染防治行动计划》发布实施后,我国二氧化碳和主要空气污染物的排放量大幅减少。其中,二氧化硫、氮氧化物和细颗粒物(PM2.5)等污染物的排放量显著降低。数据显示,2013—2020年,中国累计节约能源10.6亿吨标准煤,二氧化碳排放量减少24.3亿吨。这不仅提升了能源利用效率,还为应对全球气候变化作出积极贡献。
PM2.5是空气污染的主要关注点。通过实施清洁空气行动和大规模减排措施,从2000年至2020年,中国PM2.5的暴露水平显著降低,相关的过早死亡人数显著减少。这些成果体现了中国在空气质量治理上的坚定承诺,同时也促进公众健康状况的改善。
瓦里关全球大气本底站观测员正在进行温室气体瓶采样 拍摄:李子硕
碳减排被认为是未来空气质量改善的关键驱动因素。中国承诺到2060年实现碳中和,这将大幅减少温室气体排放量,为进一步改善空气质量提供巨大的潜力。随着我国能源系统转型,碳减排政策的实施将显著提升空气质量,降低与PM2.5暴露相关的健康风险,为全球健康、环境保护和可持续发展作出重要贡献。
此外,中国在产业链中溯源PM2.5污染的研究表明,空气污染治理需要综合考虑产业链条中的各个环节。通过追踪污染物的源头并采取精准治理措施,可以有效减少污染物排放,改善空气质量。这种前瞻性研究方法为其他国家提供了重要借鉴。
总之,中国过去20年的空气质量改善得益于一系列综合性、跨学科和长期的治理措施。这些措施不仅在国内取得显著成效,还为全球环境治理贡献了宝贵经验。在未来的碳减排和空气质量治理中,中国将继续为全球健康和气候变化应对提供积极推动力。
国家气候中心主任、研究员巢清尘:
加强气候评估 服务“风光”事业
根据《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会(COP28)达成的“阿联酋共识”,到2030年,全球可再生能源装机容量将提高3倍,全球平均能效水平年增长率将增加2倍。
能源安全事关经济社会发展全局,我国实施“双碳”目标是应对气候变化的战略选择,大力发展清洁能源是大势所趋。能源转型是应对气候变化的关键,加快建设净零排放能源体系、构建以新能源为主体的新型电力系统,是实现“双碳”目标的根本举措。新型能源体系与天气气候变化高度相关,短期极端气候事件和长期气候变化都会给能源安全带来一系列重要影响。随着气候变暖加剧,气候风险已经成为能源安全的新变量。未来,“风光”资源的气候风险将愈发突出,应进一步加强“风光”资源开发利用的气候监测预测评估。
最新评估显示,我国能源安全的气候风险具有明显的季节性和地域性差异,其中以秋冬季最为显著。在时间尺度上,高频次无风和微风事件主要集中在秋季,高频次微光和少光事件主要在秋冬季,高频次“无风无光”事件主要在夏秋季,高频次“微风少光”事件主要在夏冬季。在空间尺度上,高频率“无风无光”事件也具有地域特点。
国家气候中心研究表明,到21世纪中末期,中国北方“非常丰富”和“丰富”的可利用风能面积以及中国南方的低速风能面积均将减少,这三种类型的风资源在RCP2.6情景下末期的减少幅度均有所下降,可见低排放情景可以在一定程度上缓解未来风能资源的减少;光能资源也有类似趋势。
我国丰富的可再生能源资源能满足能源转型的需求。未来我国“沙戈荒”地区有望大规模开发光伏电站,这不仅具有防风、增湿和减少蒸发的气候协同效益,还可促进局地生态环境友好发展,支撑“沙戈荒”地区光伏基地开发的国家重大发展战略。
中国气象局气象探测中心主任、研究员张鹏:
瓦里关观测,全球生态环境治理的中国贡献
国际上对全球大气成分的监测最早可追溯到20世纪20年代,在全球多个地点开展臭氧总量的长期观测。1957年,世界气象组织(WMO)协调建立了第一个全球性业务化大气成分观测网络——全球臭氧观测系统(GO3OS)。到20世纪60年代,WMO又建立了本底大气空气污染监测网(BAPMoN),开展降水化学、气溶胶和二氧化碳的观测。1989年,WMO将GO3OS和BAPMoN合并成立了当前的全球大气监测网计划(GAW)。
我国是较早开展大气本底观测的国家之一。早在1981年,气象部门就在北京密云上甸子建设了第一个区域大气本底污染监测站。截至目前,我国已经建立了6个区域大气本底观测站、1个全球大气本底观测站以及1个准业务站点,未来还将新增10个本底观测站点,目前已经开展了平行对比试验,预计到2026年实现对国内16个气候系统关键观测区国家大气本底站全覆盖。
图为瓦里关全球大气本底站 拍摄:金泉才
大气本底观测对我国应对气候变化、大气污染治理和推进碳达峰、碳中和具有重要意义。多年来,中国气象局大气本底观测资料在政府决策、科学研究、社会公众服务等领域发挥了重要作用。
自2012年起,中国气象局基于瓦里关等大气本底站温室气体观测结果编制的《中国温室气体公报》《WMO温室气体公报解读材料》等决策服务产品,是我国观测时间序列最长、最权威的国家级温室气体监测和应对气候变化决策服务产品。此外,瓦里关站的观测资料还共享至温室气体世界数据中心,用于计算全球温室气体本底浓度的纬度分布及长期变化。
我国大气本底观测站为全球大气环境观测作出了中国贡献,这是中国积极参与和引领全球生态环境治理的生动范例。通过长期科学监测得到的“瓦里关曲线”,为国际社会在气候变化问题上形成共识作出了贡献,对促进全世界减少温室气体排放、积极应对气候变化,具有非常重要的意义。
中国气象科学研究院副院长、研究员车慧正:
摸清气溶胶光学特性变化特征 构建中国气溶胶遥感监测网
瓦里关全球大气本底站的观测除了常规气象要素外,也围绕大气成分展开,包括温室气体、气溶胶、反应性气体等要素。其中,大气气溶胶在全球和区域气候变化中扮演着重要角色,但其时空变异性很大,成分非常复杂。
气溶胶特性变化特征对于空气污染监测、天气和气候影响评估及其对人类健康的影响等至关重要。就其对天气和气候的影响而言,影响地球大气辐射平衡的气溶胶光学特性是关键变量。
瓦里关全球大气本底站观测员在开展观测工作 拍摄:金泉才
要观测气溶胶光学辐射特性变化,地基观测是最有效的观测系统。针对国内有关气溶胶光学辐射特性地基观测数据面临的实际状况,中国气象科学研究院联合中国科学院大气物理研究所、中国气象局气象探测中心、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国气象局沈阳大气环境研究所、南京信息工程大学、国家卫星气象中心等单位,开展气溶胶网络化遥感探测技术攻关,发展中国气溶胶遥感监测网,研发出具有国际先进水平的辐射定标方法和反演技术,研制具有自主知识产权的国产观测设备,为气溶胶的气候和环境问题研究提供了长期、高质量的关键光学特性数据集。中国气溶胶遥感监测网能够提高我国气溶胶光学辐射特性时空覆盖度,直接获取不同区域高质量的关键光学特性观测数据,全面揭示中国不同区域气溶胶的光学特性分布及变化特征,以及中国不同区域气溶胶关键光学特性与气候及雾/霾机制间的相互作用和影响。
基于长期观测数据(2002年至今)以及一系列算法、校准和仪器改进,中国气溶胶遥感监测网(128 个站点)已经成为我国覆盖范围最广、精度最高的气溶胶光学特性观测网络,今后将继续与全球其他观测网络开展科学合作,以进一步研究和理解气溶胶和气候变化之间的相互作用机制。