探秘大氣“CT”全過程

認清大氣的“面貌”，才能更好地為地球“把脈”。近日，記者跟隨“綠鏡頭·發(fā)現(xiàn)中國”報道組前往“新豐國家大氣本底站”和清遠高空氣象觀測站，探秘大氣觀測全過程。

觀測“摸清家底”

云髻山，海拔1434.2米，位于廣東省韶關(guān)市新豐縣，北回歸線的北緣，南來的海風(fēng)與北來的氣流時常在此交匯。

這里是全國第8個國家大氣本底站，也是華南地區(qū)唯一的區(qū)域國家大氣本底站。

作為“中國嶺南避暑勝地”，新豐縣是國家重點生態(tài)功能區(qū)。憑借得天獨厚的自然資源稟賦，新豐縣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量位于廣東省前列，2019年11月，國家大氣本底站“落戶”新豐縣，并于2023年10月開展業(yè)務(wù)試運行，至今已形成了完整規(guī)范的觀測體系。

大氣本底站主要觀測與天氣、氣候、環(huán)境和健康密切相關(guān)的大氣成分，包括溫室氣體、氣溶膠、反應(yīng)性氣體等。

與一般的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站不同，大氣本底站觀測的大氣成分既要相對穩(wěn)定、混合均勻，又要遠離人類活動和污染源。可以說，大氣本底站站址選定工作要求非常嚴苛，要能夠最大限度記錄大氣“真容”。

“在這里，我們都不能生火做飯，以免影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。”新豐縣氣象局黨組書記、局長陳建文笑著告訴記者，工作人員的一日三餐都需要從山下運送上來。

由于觀測目標(biāo)的特殊性，大氣本底站采用的技術(shù)方法、對設(shè)備的要求也與一般的觀測站不同。走進新豐國家大氣本底站觀測室，只見一臺臺設(shè)備陳列其中。

“這是反應(yīng)性氣體在線分析儀，主要用于實時測量大氣中多種反應(yīng)性氣體的濃度，比如氮氧化物、臭氧等。”中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所助理研究員楊土士向記者介紹，通過研究大氣中反應(yīng)性氣體的化學(xué)行為及其相互作用，識別和解析大氣污染源，可以用于生態(tài)環(huán)境部門對大氣質(zhì)量的實時監(jiān)測、環(huán)境政策制定和執(zhí)行提供數(shù)據(jù)支持。

楊土士告訴記者，還有一臺儀器是黑碳（由不完全燃燒產(chǎn)生的碳質(zhì)顆粒物）分析儀，能夠通過光吸收和熱解的方法測量空氣中黑碳顆粒的濃度。

“對空氣中的黑碳濃度進行觀測，可以對空氣污染進行評估，研究黑碳對地球輻射平衡和氣候變化的影響，還能分析黑碳對人體健康的潛在危害。”楊土士說。

據(jù)介紹，我國將繼續(xù)推動10個新增國家大氣本底站邊試驗、邊建設(shè)、邊應(yīng)用，夯實國家級大氣本底觀測網(wǎng)。

“在這里采集的大氣觀測資料和數(shù)據(jù)，為華南、國家乃至全球氣候與環(huán)境變化研究等業(yè)務(wù)開展提供系統(tǒng)、連續(xù)、可靠的支撐，助力地方經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展和實現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)。”陳建文說。

探測3萬米高空的秘密

清晨6時30分，晨霧還未完全散去。

在清遠高空氣象觀測站，高級工程師董福鎮(zhèn)用繩子將探空儀與氫氣球連在一起。

在檢查沒有問題后，7時15分，他放開手，一個一人多高的氣球緩緩上升。上升到平流層后，外部氣球爆炸，內(nèi)部氣球膨脹，開始進入平漂探測階段。到達3萬多米的高空，此后在平漂5.5小時左右后，熔斷器會將繩子切斷，隨后由降落傘帶著探空儀開始下降段垂直觀測。

“氣球在飛升的過程中，探測收集周圍環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)降孛妫?jīng)過計算整理得到上空氣象要素的垂直分布情況，最終用于天氣預(yù)報、氣候分析和科學(xué)研究。”董福鎮(zhèn)說。

除了清遠市，在同一時間，廣東省河源市、陽江市和汕頭市國家高空氣象觀測站也會釋放氣球。當(dāng)天19時15分，這樣的工作還要再重復(fù)一次。

高空大氣探測工作也是在給大氣做CT。今年1月1日，隨著河源國家高空氣象觀測站觀測員施放北斗導(dǎo)航智能探空氣球，標(biāo)志著廣東省氣象探空業(yè)務(wù)正式實現(xiàn)北斗探空業(yè)務(wù)切換。

北斗探空系統(tǒng)可以實現(xiàn)平漂觀測模式，即一次釋放實現(xiàn)“上升、平漂、下降”3次觀測。

廣東省氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)處副處長趙曉利介紹，北斗導(dǎo)航探空試驗解決了站點建設(shè)、組網(wǎng)模式、通信傳輸、質(zhì)量控制、資料應(yīng)用等制約業(yè)務(wù)化應(yīng)用的問題，成功打造了北斗導(dǎo)航探空組網(wǎng)觀測應(yīng)用示范。通過在重大天氣核心區(qū)域、關(guān)鍵時機進行定點投放，幫助判斷強對流天氣潛勢，對重大天氣過程預(yù)報具有指示意義。

記者了解到，目前，廣東省已經(jīng)建立13個地面接收點，每個接收點的接收范圍大約為150—200公里，基本覆蓋了廣東全省。因此，即使氣球飛出釋放站的接收范圍，廣東省其他地面接收站也能收到數(shù)據(jù)上傳。

我國正逐步成為氣球高空氣象觀測業(yè)務(wù)大國，全國已有120個高空站，占全球總量6%。

“北斗導(dǎo)航探空觀測模式整體處于世界先進水平，為國際氣象探空高質(zhì)量發(fā)展提供了中國方案。”趙曉利說。

（摘自2024年10月17日《中國環(huán)境報》。作者為該報記者。有刪節(jié)）