摸清二氧化碳“家底”讓減碳更有針對(duì)性

“雙碳”，指碳達(dá)峰和碳中和，這里的碳主要是指我們熟悉的溫室氣體——二氧化碳。中國(guó)承諾，力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到二氧化碳排放峰值，努力爭(zhēng)取2060　年前實(shí)現(xiàn)碳中和。實(shí)現(xiàn)碳中和，就是二氧化碳排放和吸收達(dá)到平衡。世界氣象組織（WMO）公布的最新數(shù)據(jù)顯示，2020年平均地表二氧化碳濃度達(dá)到新高，為413.2ppm（ppm指每百萬(wàn)個(gè)干燥空氣分子中的氣體分子數(shù)），是工業(yè)化前（1750年前）的149%。對(duì)于二氧化碳這種無(wú)色無(wú)味的氣體，我們看不到，也摸不著，那該如何知道它的含量是增多了，還是減少了？何時(shí)會(huì)達(dá)到峰值？有沒(méi)有達(dá)到排放和吸收的平衡呢？本欄目特請(qǐng)山西省氣象科學(xué)研究所副所長(zhǎng)朱凌云，在“全國(guó)低碳日”給大家講解，他們是如何通過(guò)監(jiān)測(cè)，來(lái)摸二氧化碳“家底”的。

1 先進(jìn)技術(shù)為二氧化碳“量體”

說(shuō)起二氧化碳監(jiān)測(cè)，你會(huì)想到什么？是實(shí)驗(yàn)室里透過(guò)顯微鏡放大幾十、幾百倍后觀察細(xì)菌的場(chǎng)景？還是高樓上架起望遠(yuǎn)鏡觀察星星的場(chǎng)景？抑或是手持甲醛測(cè)量?jī)x在密閉空間內(nèi)踱步的場(chǎng)景？其實(shí)，這幾種方法對(duì)于二氧化碳監(jiān)測(cè)都不適用，畢竟氣體是無(wú)色無(wú)味的，再加上二氧化碳在空氣中的含量極少，用常規(guī)儀器難以精密監(jiān)測(cè)。

一般來(lái)講，二氧化碳監(jiān)測(cè)，主要是通過(guò)收集一定量的氣體并運(yùn)用一定的方法對(duì)其中所包含的二氧化碳的濃度進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程。“在太原市小店國(guó)家氣象觀測(cè)站院內(nèi)，就設(shè)有一個(gè)溫室氣體觀測(cè)站，可以監(jiān)測(cè)空氣中的二氧化碳含量。”山西省氣象科學(xué)研究所工作人員張逢生介紹，站點(diǎn)設(shè)有一座約30米的高塔，塔上裝有氣體采集口，塔下是一座房艙，里面是大氣監(jiān)測(cè)的各種機(jī)器，二氧化碳濃度分析儀就在這里。當(dāng)采集口將從高空采集到的空氣通過(guò)管道傳輸?shù)蕉趸紳舛确治鰞x中后，儀器就會(huì)測(cè)量出這一部分空氣中所含的二氧化碳的濃度，并直接顯示在屏幕上。“我們這里采用的二氧化碳濃度分析儀是目前世界上最先進(jìn)的儀器，精準(zhǔn)度非常高，5分鐘內(nèi)漂移量在50ppb（10-9）之內(nèi)。由于早晚高峰引起的大氣中二氧化碳濃度的升高都可以準(zhǔn)確及時(shí)捕捉到。”張逢生介紹。

為什么非要從30米的高空中采樣？張逢生介紹，因?yàn)檫@里的空氣呈混合均勻的狀態(tài)，如果在地面采集，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。

2 監(jiān)測(cè)助力，“裁衣”才能更“合身”

人類(lèi)活動(dòng)排放的二氧化碳對(duì)氣候的影響已經(jīng)不言而喻，近年來(lái)越來(lái)越受到重視，“雙碳”目標(biāo)的提出就是一個(gè)重要信號(hào)。監(jiān)測(cè)二氧化碳在空氣中的濃度，對(duì)“雙碳”任務(wù)的分配比例、“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成與否都有重要指導(dǎo)意義。

我省是全國(guó)氣象部門(mén)首家開(kāi)展溫室氣體監(jiān)測(cè)的省份。早在2012年，山西省氣象局就開(kāi)展了溫室氣體觀測(cè)站網(wǎng)的布局，并在大同、朔州、太原、臨汾、晉城以及五臺(tái)山建立了6個(gè)溫室氣體觀測(cè)站點(diǎn)。“這6個(gè)站點(diǎn)均被納入‘國(guó)家溫室氣體觀測(cè)站網(wǎng)首批臺(tái)站名錄’，第一批國(guó)家級(jí)站點(diǎn)有44個(gè)，我省占到了13.6%。”朱凌云介紹，這6個(gè)站點(diǎn)，基本覆蓋了全省，但密度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。未來(lái)，我省還將在忻州、陽(yáng)泉、呂梁、晉中、長(zhǎng)治、運(yùn)城等地建設(shè)新的站點(diǎn)。監(jiān)測(cè)空氣中的二氧化碳濃度僅僅是第一步。“我們已經(jīng)建立了集運(yùn)行保障、數(shù)據(jù)標(biāo)校、數(shù)據(jù)質(zhì)控和應(yīng)用分析等為一體的‘監(jiān)測(cè)-評(píng)估-研究-服務(wù)’全鏈條溫室氣體綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估業(yè)務(wù)體系。”朱凌云解釋道，就是不光要監(jiān)測(cè)，還要據(jù)此進(jìn)行分析、研究，探索其規(guī)律，找出哪里是源（人為排放的溫室氣體）、哪里是匯（植被吸收的溫室氣體），并提供決策建議。其實(shí)，在6個(gè)站點(diǎn)建成的同時(shí)，我省還設(shè)立了一個(gè)中心站，主要功能是進(jìn)行6個(gè)站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證，建立山西省溫室氣體數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，最終形成各類(lèi)服務(wù)產(chǎn)品。

基于站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，中國(guó)氣象科學(xué)研究院碳中和及溫室氣體監(jiān)測(cè)評(píng)估中心開(kāi)展的自然、人為碳通量分析中，優(yōu)先分析制作了山西省3km×3km的碳通量精細(xì)數(shù)據(jù)集。“我們?nèi)耘f處于領(lǐng)先地位，這將為‘碳中和山西行動(dòng)’提供極大的助力。”朱凌云說(shuō)。“監(jiān)測(cè)溫室氣體，實(shí)際上是摸清家底的過(guò)程。”朱凌云表示，基于此，相關(guān)部門(mén)才能制定更有針對(duì)性的減碳排措施，真正做到量體裁衣。

3 “去偽存真”，精確數(shù)據(jù)的取得還需專(zhuān)業(yè)“眼睛”

“五臺(tái)山的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不對(duì)，趕緊通知房艙檢查，看是哪里出了問(wèn)題。”山西省氣象科學(xué)研究所，平臺(tái)上顯示出一段有斷層的曲線引起了值班人員王淑敏的警覺(jué)。這是各地監(jiān)測(cè)站同步發(fā)回的溫室氣體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)每5分鐘更新一次，在平臺(tái)上形成一段有起有伏的波浪線。“這種起伏波動(dòng)是正常的，但如果突然波動(dòng)幅度增大或出現(xiàn)斷層，我們就會(huì)判別為異常值。”王淑敏介紹，異常情況出現(xiàn)的原因有很多，比如更換冷阱酒精、標(biāo)定儀器等系統(tǒng)維護(hù)抑或是采樣口的堵塞，甚至是大量人員的參觀都會(huì)引起上述異常。

其中，冷阱是空氣從采集口到達(dá)監(jiān)測(cè)儀器的一個(gè)必經(jīng)之路。“因?yàn)槎趸伎扇苡谒栽诳諝獾竭_(dá)分析儀之前，必須經(jīng)過(guò)冷阱這樣一個(gè)裝置。冷阱中儲(chǔ)存的是-50℃的酒精，當(dāng)空氣經(jīng)過(guò)時(shí)，氣態(tài)的水就會(huì)凝結(jié)，留在冷阱中。這時(shí)到達(dá)儀器的空氣就變成了干空氣，測(cè)出來(lái)的二氧化碳濃度才具有科研性、普適性。”王淑敏介紹。

在排除了各種因素影響后得出的數(shù)據(jù)，就反映了當(dāng)?shù)乜諝庵卸趸嫉臏?zhǔn)確濃度。“我們的儀器，每2個(gè)小時(shí)就會(huì)對(duì)標(biāo)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一次‘校準(zhǔn)’。”所以，這個(gè)數(shù)據(jù)也是符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的。

據(jù)介紹，根據(jù)多年監(jiān)測(cè)結(jié)果，我省6站二氧化碳濃度都呈上升趨勢(shì)，與全球大氣二氧化碳濃度年際變化趨勢(shì)一致。從地域而言，其濃度呈北部低，中南部高的特點(diǎn)。5個(gè)城市觀測(cè)站的平均濃度由高到低依次為臨汾、晉城、太原、朔州和大同。五臺(tái)山站海拔較高，受人為排放影響較小，是我省的清潔對(duì)照站點(diǎn)，平均濃度最低；從時(shí)間上看，一年中，冬春季濃度高，夏秋季濃度低。一天之中，除了五臺(tái)山站外，6—9時(shí)濃度最高，16時(shí)為最低值。此外，根據(jù)全省碳通量初步分析結(jié)果得出，臨汾地區(qū)表現(xiàn)為強(qiáng)碳源排放區(qū)，而忻州地區(qū)為碳匯吸收區(qū)。
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