自主可控,觀測精密——中國氣象局“溫室氣體觀測關鍵技術研發(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《氣象高質量發(fā)展綱要(2022—2035年)》的統(tǒng)籌規(guī)劃,面向氣象高質量發(fā)展對溫室氣體站網建設、能力提升和質量加強的業(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鍵技術的研發(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、數據可靠、服務有效。這些任務旨在解決現有觀測體系存在的瓶頸,推動溫室氣體觀測技術的創(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《聯(lián)合國氣候變化框架公約》等對溫室氣體基礎設施和數據產品的要求,建立了高精度溫室氣體裝備測試平臺、運行監(jiān)控和數據質控平臺、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據,為氣候模型和減排政策提供了重要依據。

針對觀測裝備的需求,該團隊進行了深入研究和探索,在光腔衰蕩法國產高精度溫室氣體分析主機噪聲降低技術取得新進展。針對國產光腔衰蕩法國產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光腔衰蕩法國產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。結合大氣本底站業(yè)務運行和維修維護經驗,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、新裝置,優(yōu)化了氣路結構設計,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,將研究成果及時轉化為實際應用,為溫室氣體減排和環(huán)境保護提供技術支持。在溫室氣體觀測關鍵技術的研發(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)