2022年，中國氣象局在環渤海、黃淮、四川盆地等氣候系統關鍵觀測區遴選出10個擬新增國家大氣本底站站址，今年7月正式啟動為期一年的觀測試驗，在分析評估擬選站點及其試驗結果后，將確定最終入選站點并推進建設。
大氣本底站如何為國家應對氣候變化、實現“雙碳”目標提供支撐？新增大氣本底站又有何意義？
助力“雙碳”目標實現
大氣本底是指全球或區域尺度范圍內大氣成分及其相關特性的長期平均狀態及變化特征。大氣本底站在觀測基礎氣象要素外，主要觀測與天氣、氣候、環境和健康密切相關的大氣成分，包括溫室氣體、氣溶膠、反應性氣體等，這些測量的大氣成分既要相對穩定、混合均勻又要遠離人為排放直接影響。
目前，世界氣象組織/全球大氣觀測（WMO/GAW）按照站址代表的尺度范圍大小將大氣本底站分為全球大氣本底站和區域大氣本底站兩類。其中，全球大氣本底站的代表空間尺度范圍一般是數千公里，區域站的代表尺度范圍則為幾十至數百公里。
中國氣象科學研究院研究員徐曉斌說，“十四五”是實現碳達峰目標的關鍵期、窗口期。如今，大氣環境中的許多重要組成正在快速演變，必須高度重視其對氣候、大氣環境及生態的影響，及未來發展趨勢。迫切需要從區域尺度上更好地掌握關鍵大氣成分及相關特性的長期演變，推進本底站建設。
在中國科學院大氣研究所研究員張仁健看來，大氣本底觀測，對于我們進一步“摸清家底”，更精細服務于應對氣候變化、推進生態文明建設和實現“碳達峰碳中和”等具有極其重要的意義。
“瓦里關曲線”系全球溫室氣體濃度持續上升的有力證據之一
早在40多年前，氣象部門就已開始區域大氣本底站的建設工作。20世紀80至90年代，氣象部門在北京上甸子、浙江臨安和黑龍江龍鳳山建設3個區域大氣本底站，觀測酸雨、PM10和大氣混濁度等；1994年，在瓦里關山建立歐亞大陸腹地第一個全球大氣本底站，填補了當時歐亞大陸腹地的本底觀測空白；21世紀，隨著大氣監測自動化一期工程實施，大氣本底站觀測能力不斷提升。
基于瓦里關本底站近30年的觀測數據繪制的業界聞名的“瓦里關曲線”，成為支持全球溫室氣體濃度持續上升的有力證據之一，推動國際社會在氣候變化問題上形成共識，對減少溫室氣體排放具有重要意義。
如今，我國已建成1個全球大氣本底站和6個區域大氣本底站，加上試運行的廣東新豐國家大氣本底站，國家級大氣本底觀測核心網絡初步構成。但在更長時間尺度和氣候變化影響下，這遠遠不能滿足需要。
2018年，中國氣象局印發《大氣本底站建設指導意見》，提出在尚未建設大氣本底站的環渤海陸海氣、黃淮農田生態、四川盆地環境、錫林郭勒草原、敦煌沙漠陸面過程、青藏高原陸面與大氣過程等8個氣候系統關鍵觀測區新建一批國家大氣本底站。同時，針對不同地區特色需求，如典型的生態功能區、大城市群、海洋極地等，建設一批特殊功能區的大氣本底站，成為全球大氣本底站和區域大氣本底站的有力補充，實現16個氣候系統關鍵觀測區國家大氣本底站全覆蓋。
2022年，中國氣象局全面推進新增站點選址工作。當年9月，經評審，中國氣象局在8個氣候系統關鍵觀測區的43個意向選址中遴選出10個新增大氣本底站的擬選站，并于今年啟動為期一年的觀測試驗。
夯實國家級大氣本底觀測網
“中國氣象局加快優化國家大氣本底觀測站網，‘十五五’期間，將建成氣候關鍵區全覆蓋的大氣本底觀測網。”中國氣象局綜合觀測司司長方翔說，在如此短的時間內建設這么多大氣本底站，組織機制、技術支撐、人才儲備缺一不可。這尤需在建機制、提能力、強聯動上持續發力、久久為功。
“我們站址從無電、無水、無網絡、無道路，到如今能使用國產化儀器設備開展氣溶膠、溫室氣體、反應性氣體等的觀測試驗，歷經了重重困難。”敦煌沙漠陸面過程觀測區新增國家大氣本底站工作對接人蔡青青介紹，敦煌站址位于當地戈壁沙漠中，在選址、建設和試驗過程中，國省市縣氣象部門的協同聯動發揮了重要作用。
在嚴苛標準下，中國氣象局組建由氣象探測中心、中國氣象科學研究院等單位專家構成的技術實施組，對站址氣流三維軌跡計算分析、環境場遙感情況、站址周邊地區經濟發展和規劃、土地使用及基礎設施等作出具體要求。
實施組設計“對口聯系人”“對口聯系本底站”機制，為每個新建本底站指配大氣本底觀測方面的專家和技術骨干“一對一”指導；設計站址量化打分機制，從氣候系統關鍵觀測區43個意向選址中定量化遴選新增本底站；氣象探測中心推進綜合氣象觀測數據質量控制系統“天衡”屬地化版，開發國家大氣本底站溫室氣體實時數據標記功能，支撐建立實時標記、分級質控機制；編制16項制度和工作辦法，并綜合考慮不同氣候關鍵區的地質、氣象和雷電活動規律，編制防雷設施建設要求。
由于觀測目標的特殊性，大氣本底站采用的技術方法、對設備的要求也與一般的觀測站不同。“大氣本底觀測的要求更高、更嚴，觀測也更難。”中國氣象局氣象探測中心正高級工程師張曉春舉例，當前全球大氣二氧化碳平均濃度為410ppm（ppm即百萬分之一）左右，但年增長率僅為2ppm多一點，要想準確地監測到其變化，所用儀器設備精度就要達到0.1ppm。
本底觀測業務最重要的目標，是獲取可用于量化觀測要素長期變化的高質量觀測資料，且具有國際可比性和認可度。在徐曉斌看來，完善的質量控制、質量保證機制和措施是實現這一目標的關鍵。
“我們按照ISO9001質量管理體系要求，目前已建立‘一類業務一套文件，全面、唯一、滾動更新’的大氣本底觀測業務管理制度，并將質量管理體系PDCA理念貫徹在本底觀測業務實施中，進行深度的合二為一。”中國氣象局氣象探測中心大氣成分室主任靳軍莉說，試驗觀測質量在第68次WMO降水化學實驗室比對中并列全球第一。
目前，氣象部門已初步具備全球溫室氣體評估能力，數據已接入“天衡天衍”系統，探測中心初步具備全球大氣本底站數據時間分布特征的分析對比能力。接下來，氣象部門將持續高質量推進新增國家大氣本底站址可行性觀測試驗，以“高質量觀測站點、高質量人才隊伍、高質量運行管理、高質量數據資料、高質量效益發揮”標準推進各項工作，不斷提升國家大氣本底站觀測質量和業務水平。
中國氣象局表示，還將繼續推動10個新增國家大氣本底站邊試驗、邊建設、邊應用，以高效優質的氣象數據，夯實國家級大氣本底觀測網，助力實現“雙碳”目標。
