如何为地球“测体温”？

1994年9月，在位于海拔3816米的瓦里关山，我国建成了瓦里关全球大气本底站（以下简称“瓦里关本底站”），开始了为地球“测温”的历程，这也是世界气象组织唯一设立在欧亚大陆腹地的全球大气本底站。

如今，大气本底站建站已走过30年历程，有何与众不同？又是如何为“发烧”的地球“测体温”呢？

站点选址“百里挑一”

大气本底是指全球或区域尺度范围内大气成分及其相关特性的平均状态，这也意味着测量的大气成分既要相对稳定，又要混合均匀。因此，大气本底站的观测除了基础要素外，也基本围绕大气成分展开，其主要观测内容包括温室气体、气溶胶、反应性气体、大气臭氧柱总量、太阳辐射、大气沉降（酸雨和降水化学）等要素。

既然是为地球“测体温”，观测的气候尺度代表性自然也更加广阔，目前世界气象组织/全球大气观测（WMO/GAW）将大气本底站分为全球大气本底站和区域大气本底站两类。其中，全球站的代表空间尺度一般是数千公里，区域站的代表尺度则为数百公里。

如何在数百数千公里的广阔尺度上，选取既体现区域气候代表性，又能反映观测资料准确性和可比性的合适点位呢？

人迹罕至、少有干扰。由于观测结果体现着较大尺度下大气成分不直接受人为活动影响且混合均匀之后的平均状况，并且所观测的大气成分属于微量或痕量成分，易受干扰和污染。因此，要想获取高质量的观测数据，就必须避免人为活动的影响，保证所观测的大气较为“清洁”，以捕捉气候变化的微小信号。

代表性强、反映真实。除了要远离干扰以外，选址时也要考虑具有典型气候代表性，正所谓“站得高看得远”。同时，在选址时，还要充分考虑下垫面的特征、周边污染源的分布与排放情况，以及土地利用规划；在确定为意向性站址后，还需要对站址的代表性进行为期至少一年的可行性科学论证试验，以确保其具有较好的区域代表性。

保障有力、综合考虑。除了考虑外部环境外，选址时也要充分考虑建成以后设备的运行和维护以及人、财、物后勤保障等因素，以保障观测站能够正常运转。

观测技术“非同寻常”

由于观测目标的特殊性，大气本底站采用的技术方法、对设备的要求也与一般的观测站不同。“大气本底观测的要求更高、更严，观测也更难。”中国气象局气象探测中心正高级工程师张晓春举例，当前全球大气二氧化碳平均浓度为410ppm（ppm即百万分之一）左右，但年增长率仅为2ppm多一点，要想准确地监测到其变化，所用仪器设备精度要达到0.1ppm。

早期，大气成分观测设备主要依靠国外进口。近年来，随着中国气象局观测自动化工作不断深入，国产仪器快速发展。

在试验阶段，各拟选站开展高精度温室气体、气溶胶、反应性气体监测，探测中心对5类进口、国产装备进行实时监控、质控，且温室气体国产与进口设备进行并行观测试验。目前并行试验分析显示，国产和进口设备的关键指标一致性较好，国产设备部分数据指标略优于进口设备。

除了要有高精度、高灵敏度的观测设备，统一的标准规范体系、计量溯源保障体系、质量管理体系，也需要进一步完善和建立，以确保观测的准确、可靠。当然，业务科研队伍也是保证大气本底观测永续发展的重要力量。

设备的不断发展，让观测也变得更智能，但数据的准确性却仍然不能忽视。世界气象组织每两年组织一次国际巡回标定和比对，用严格的标准衡量测出的数据是否符合要求。瓦里关本底站建立近30年，每一次巡回检查都达到了质量管理要求。

助力“双碳”目标实现

在中国科学院大气研究所研究员张仁健看来，大气本底观测，对于我们进一步“摸清家底”，更精细服务于应对气候变化、推进生态文明建设和实现“碳达峰碳中和”目标等具有极其重要的意义。

20世纪80年代初，我国在北京上甸子、浙江临安和黑龙江龙凤山建设了3个区域大气本底站，对酸雨、飘尘（PM10）和大气混浊度等进行观测；

20世纪90年代初，通过选址、科学试验论证等，着手建设瓦里关本底站。

如今，在海拔3816米的瓦里关山之巅，瓦里关全球大气本底站这座欧亚大陆腹地温室气体记录最全面、时间最长的观测站，为全球大气科学研究、气象观测发展、应对气候变化等持续贡献力量。

21世纪，随着大气监测自动化一期工程的实施，大气本底站观测能力不断提升……

用3年时间将已有站点数量翻倍、实现16个气候系统关键观测区国家大气本底站全覆盖，开展国产高精度温室气体、二氧化碳、甲烷等监测设备与进口设备平行比对并投入业务应用，锚定“双碳”目标发挥专业作用……2022年，中国气象局在环渤海、黄淮、四川盆地等气候系统关键观测区遴选出10个拟新增国家大气本底站站址，今年7月正式启动为期一年的观测试验，在分析评估拟选站点及其试验结果后，将确定最终入选站点并推进建设。

目前，我国已建成1个全球大气本底站和6个区域大气本底站，广东新丰国家大气本底站也已进入试运行阶段。

此外，大气本底站积累了大量的第一手大气本底观测数据，并应用于IPCC评估报告、全球温室气体公报、世界气象组织全球地面臭氧评估报告以及中国气候变化公报、中国温室气体公报等，服务国家生态文明建设。大气本底站积累的大气成分观测数据，除了揭示了人类活动对天气、气候的影响以外，也为一系列科研、业务成果等提供了有力的数据支撑。

同时，中国气象局作为国内最早开展温室气体本底观测业务的单位，依托良好的观测和运行保障基础，率先成立温室气体与碳中和监测评估中心。

在中国气象局的领导和中国工程院张小曳院士的带领下，20多个省份成立了碳中和监测评估分中心，先后建立了60个高精度温室气体观测站，深化监测评估工作，进一步提高了中国气象局温室气体监测能力，在国内外都有很高的影响力。

本底站建站30周年之际，一些国际组织、外国机构等相关官员、专家纷纷对本底站取得的显著成绩表达由衷祝贺。

《联合国气候变化框架公约》的有力支撑——“瓦里关曲线”为全球大气环境观测作出了中国贡献。“‘瓦里关曲线’为全球气候科学作出了重要贡献。”丹麦驻华大使孔墨客表示肯定和赞赏。

“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期，结合气候系统关键观测区的观测要求，中国气象局表示将在尚未开展大气本底观测的气候系统关键观测区新增国家大气本底站，实现16个气候系统关键观测区国家大气本底站的全覆盖。