自主可控,觀測精密——中國氣象局“溫室氣體觀測關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應用”青年創(chuàng)新團隊(以下簡稱“創(chuàng)新團隊”)為推動我國溫室氣體觀測事業(yè)的發(fā)展而努力。緊緊圍繞《氣象高質(zhì)量發(fā)展綱要(2022—2035年)》的統(tǒng)籌規(guī)劃,面向氣象高質(zhì)量發(fā)展對溫室氣體站網(wǎng)建設、能力提升和質(zhì)量加強的業(yè)務服務要求,針對國家雙碳戰(zhàn)略的重要決策部署,為精確評估我國減排成效并“摸清家底”,在精密觀測和技術(shù)自主創(chuàng)新方面狠下功夫。
創(chuàng)新團隊由來自青海、浙江、廣東、黑龍江等省氣象局、中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所以及復旦大學的20名青年組成。匯集了各單位的業(yè)務專業(yè)知識以及來自科研、高校、企業(yè)等優(yōu)勢資源,致力于溫室氣體觀測關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和應用,以推動我國溫室氣體觀測事業(yè)發(fā)展。
該團隊從我國溫室氣體觀測面臨的主要問題出發(fā),包括由于觀測裝備國產(chǎn)化不足限制大規(guī)模開展、二氧化碳/甲烷缺乏國家計量基準、觀測主要在近地面垂直觀測資料缺乏、溫室氣體濃度時空變化機制研究不夠深入等,設立了四個方面共計12項任務,努力推動裝備自主、計量可控、觀測立體、數(shù)據(jù)可靠、服務有效。這些任務旨在解決現(xiàn)有觀測體系存在的瓶頸,推動溫室氣體觀測技術(shù)的創(chuàng)新和進步。
為確保研發(fā)工作的順利進行,創(chuàng)新團隊依托于中國氣象局大氣探測中心,并根據(jù)《聯(lián)合國氣候變化框架公約》等對溫室氣體基礎(chǔ)設施和數(shù)據(jù)產(chǎn)品的要求,建立了高精度溫室氣體裝備測試平臺、運行監(jiān)控和數(shù)據(jù)質(zhì)控平臺、標氣管理和標準平臺等業(yè)務信息化平臺,為團隊的工作提供了強有力的支持,保障了觀測裝備的精確性和可靠性。
該團隊在溫室氣體觀測的立體化方法和技術(shù)上重點著力。為了彌補垂直觀測資料相對較少這一不足,創(chuàng)新團隊利用高山觀測站和氣象探空等平臺,開展了大規(guī)模的垂直觀測。以此成功獲取了不同高度上的溫室氣體濃度和變化趨勢數(shù)據(jù),為氣候模型和減排政策提供了重要依據(jù)。
針對觀測裝備的需求,該團隊進行了深入研究和探索,在光腔衰蕩法國產(chǎn)高精度溫室氣體分析主機噪聲降低技術(shù)取得新進展。針對國產(chǎn)光腔衰蕩法國產(chǎn)高精度溫室氣體分析主機艾倫方差所示低頻噪聲較大的問題,使用多手段降低衰蕩時間不確定度。采用三角環(huán)形腔極大提升有效光程,進而提升整體精度;通過抑制高階模引入的拍頻噪聲,利用穩(wěn)頻技術(shù)壓窄激光線寬等方法降低背景噪聲,提升信噪比,降低探測不確定度。目前,已在兩個大氣本底站國產(chǎn)光腔衰蕩法國產(chǎn)高精度溫室氣體分析主機開展觀測試驗。
該團隊完成了低干擾進氣除水系統(tǒng)的集成、測試和應用示范。結(jié)合大氣本底站業(yè)務運行和維修維護經(jīng)驗,采用低露點無塵壓縮氣源、無損滲透除濕干燥管、集成組裝式電磁閥組、定制低泄率無油隔膜泵、小型化氣體流量計、壓力傳感器等多項新技術(shù)、新裝置,優(yōu)化了氣路結(jié)構(gòu)設計,形成集成緊湊的預處理系統(tǒng)。目前,已在浙江省多個溫室氣體觀測站開展應用示范。
此外,該團隊還完成基于小型無人機的園區(qū)觀測試驗預研工作。10月,在上海東灘濕地公園完成兩個航次500米以下的溫室氣體垂直廓線研究,獲得初步的甲烷濃度廓線。針對超級排放源園區(qū),確定大致羽流分布和羽流橫截面濃度分布,制定觀測實驗方法。
該團隊非常注重成果的應用與推廣,將研究成果及時轉(zhuǎn)化為實際應用,為溫室氣體減排和環(huán)境保護提供技術(shù)支持。在溫室氣體觀測關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和應用方面取得了重要的進展。這些成果不僅推動了我國溫室氣體觀測事業(yè)的發(fā)展,還為溫室氣體減排和環(huán)境保護作出了重要貢獻。(作者:梁苗)