筑牢青藏高原“双碳”科学底座
打造温室气体监测评估新标杆
当前地球正从 “全球变暖” 进入 “全球沸腾” 时代,二氧化碳、甲烷等温室气体大气浓度持续攀升,高原冻土、高寒植被碳循环失衡,各类复合型气候生态风险持续凸显。中国大气本底基准观象台(瓦里关全球大气本底站)是世界气象组织全球大气观测网(GAW) 32 个全球大气本底站之一,也是欧亚大陆腹地唯一大陆型全球大气本底基准观测站,30余年持续产出国内时间序列最长、国际认可度高的国家级温室气体连续观测数据,长期为《IPCC 评估报告》《WMO 温室气体公报》《中国气候变化蓝皮书》等国际国内权威报告提供核心数据支撑,观测成果顺利通过世界气象组织质量核查,持续提升我国参与全球气候治理的科学话语权。
作为海南藏族自治州国家可持续发展议程创新示范区(以下简称海南州示范区)重点落地工程,中国大气本底基准观象台立足青海 “三个最大” 省情定位与 “三个更加重要” 战略地位,紧扣青藏高原生态保护、“十五五”时期碳达峰碳中和相关部署,统筹制度、站点、科研、技术全链条攻坚。台站建成 “一主八辅” 省级温室气体立体化监测站网,依托省级专项立法筑牢探测环境防护屏障,搭建跨部门协同科创平台,研发多源数据融合、碳同化反演核算核心技术,构建 “标准化观测—科研创新—智库决策服务”一体化运行体系,打造内陆高原温室气体监测评估标杆,为全国重点生态功能区开展 “双碳” 气象支撑提供可复制、可推广的实践范式。
现实挑战:厘清碳监测评估四大短板
实现碳达峰、碳中和是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策,是完整、准确、全面贯彻新发展理念、推动高质量发展的核心抓手。习近平总书记多次亲临青海考察,赋予青海 “三个最大” 省情定位与 “三个更加重要” 战略地位,明确要求青海立足生态禀赋,在碳达峰碳中和领域先行先试,全力打造国家生态文明高地、国家清洁能源产业高地。
青海是长江、黄河、澜沧江发源地,被誉为 “中华水塔”,是全国无可替代的生态安全屏障,境内冻土、草原、湿地、冰川构成巨型天然碳汇系统,土壤、湿地固碳总量位居全国前列,在全球温室收支、高原气候调节层面具备独一无二观测与研究价值。同时,青海风光水清洁能源资源富集,清洁能源装机占比长期位居全国前列,同步承担能源绿色转型、生态固碳增效双重任务,亟需高精度、连续化、本土化温室气体监测核算数据,支撑区域减排管控、生态碳汇价值转化、差异化碳中和政策落地实施。
国家层面先后印发《加快构建碳排放双控制度体系工作方案》《完善碳排放统计核算体系工作方案》,明确要求升级地空天一体化气候观测网络,加密高精度温室气体地面站点,推进卫星与垂直探测技术融合应用,补齐区域碳源汇精细化测算短板,为全国监测评估体系建设划定清晰路线。依托顶层政策指引,中国大气本底基准观象台长期承担国家级本底观测职能,但对标国家部署、青海生态文明建设与地方“双碳”治理实际需求,当前国内及青海区域碳监测评估仍存在以下四大突出短板。
一是立体监测网络覆盖不足,全域梯度站点布局尚未成型,瓦里关核心观测区缺少探测环境保护长效机制,长期观测数据稳定性存在隐患;二是数据挖掘利用层次较浅,多源数据融合、长时序数据集标准化体系不完善,适配高寒高原的本土化碳源汇核算方法不成熟,统一业务标准缺失;三是跨部门协同科研机制不健全,气象、生态、发改、自然资源数据分散,高端科研平台与智库资源整合不足;四是面向地方治理的决策服务供给薄弱,分州市人为排放、自然碳汇定量测算能力不足,难以支撑分区减排、生态补偿、差异化碳中和管控等实操政策落地。
为破解上述难题,充分释放瓦里关全球大气本底站观测核心价值,中国大气本底基准观象台从制度保障、科创平台、核心技术三大维度系统攻坚,构建高原一体化温室气体监测评估全链条工作体系。
创新探索:搭建高原一体化碳监测评估体系
我国力争于2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和目标,中国成为全球低碳实践创新者、引领者。中国大气本底基准观象台瞄准碳监测、碳评估、碳服务全链条薄弱环节,从顶层设计、站点布局、技术研发、智库服务四大维度搭建一体化工作体系。
科学统筹:夯实温室气体监测制度保障
1.顶层规划立法,严守探测环境标准
不断强化顶层设计,制定《创建应对气候变化示范省行动方案》《中国大气本底基准观象台能力提升规划》等多项发展规划和方案。为保障温室气体监测数据的国际标准化和数据质量的真实性,在全国率先推动省级地方立法,依托省政府立法《瓦里关全球大气本底站气象探测环境和气象设施保护办法(草案)》,将瓦里关周边50公里范围依法纳入本底环境保护区,各级政府将保护工作纳入国民经济和社会发展规划、生态文明建设总体布局。
2.全域布设站点,织密立体监测网络
为提升青海省温室气体监测能力,以瓦里关站为中心,构建“一主八辅”温室气体监测站网,开展西宁、海西、海南和黄南等6个温室气体站点的业务试运行和准入工作,进一步完善与温室气体相关的地方标准,形成集选址、安装、测试、日常检查和维护保障于一体的温室气体观测技术规范,统一各温室气体站点的业务运行要求。新建生态气象高分卫星分中心,加强生态监测,优化完善气候变化监测站网建设,提升应对气候变化能力;增设辐射自动观测站及垂直风观测激光雷达,优化完善风能太阳能监测站网。
3.完善地方标准,统一碳监测业务规范
针对当前温室气体监测评估工作技术规范不完善,技术方法不统一等问题,通过制定地方标准《温室气体观测站建站技术规范》《温室气体标准气压值技术规范》《温室气体监测浓度评估规范》等,不断规范了温室气体观测站的选址原则和选址条件,温室气体标准气(一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、六氟化硫)制备所涉及的系统组成、性能指标、工作条件、制备方法等,为青海开展相关工作提供了参考依据。
科创赋能:打通碳评估科研与决策链条
1.搭建科研平台,夯实技术支撑载体
为进一步提高青藏高原生态文明建设气象服务保障能力,服务国家“双碳”目标,加强温室气体监测与碳中和评估研究,2021年经中国气象局同意,成立温室气体及碳中和监测评估中心青海基准分中心,并成立以中国工程院院士张小曳为主任的青海省温室气体及碳中和学术委员会,有效推动了青海碳监测评估工作的高效运行。
2.深化部门协同,汇聚跨域科创合力
为更好发挥各部门在“双碳”工作中的优势,2022年中国大气本底基准观象台联合多部门申报青海省《温室气体及碳中和重点实验室》并获得批准。成功入选青海省十大科技创新平台“全球大气本底与青藏高原大数据应用中心科技创新平台”,各部门间相互协作,优势互补,共谋思路举措,助力青海“双碳”相关工作开展。
3.对接政务需求,打造地方“双碳”智库
中国大气本底基准观象台紧密围绕地方“双碳”目标和应对气候变化工作,积极编写发布《青海省温室气体监测公报》《青海省碳监测评估报告》《高原甲烷浓度升高 成因存在不确定性》等决策报告,为地方制定减排目标、开展应对气候变化等工作提供决策参考,多次得到省委书记、主管副省长的重要批示,认为报告实用性强,建议相关部门参考执行。
技术攻坚:深耕高原碳源汇精细测算
1.融合多源观测,构建长时序数据集
通过对瓦里关监测数据订正、数据质控、气象要素匹配,并利用气象法、痕迹气体示踪等进行筛分处理等,构建了《地面臭氧长序列数据集》《臭氧柱总量长序列数据集》《黑碳质量浓度长序列数据集》,为《IPCC报告》《WMO温室气体公报》《中国温室气体公报》《酸雨观测年报》《中国气候变化蓝皮书》《中国气候变化监测公报》《大气环境气象公报》提供基础数据。
2.研判生态禀赋,明晰碳汇演化规律
青海省生态系统的复杂多样性是影响区域碳源汇时空格局特征形成的重要原因,积极研究青海地区碳源汇时空分布格局,主要温室气体(CO2、CH4)协同变化、驱动机制及增汇减排潜力,为青海“双碳”工作提供科学支撑。开展基于通量观测的青海省主要湖泊、湿地和农田等生态系统CO2和CH4协同变化规律研究,明晰青藏高原CO2和CH4收支变化的驱动机制和协同变化机制,结合先进机器学习方法预测未来区域CO2和CH4时空格局,定量评估协同变化机制下区域的增汇减排潜力。
3.依托模型反演,测算区域碳收支现状
利用中国气象科学研究院研发的碳同化反演系统CCMVS,对青海省2018—2021年人为二氧化碳排放和自然生态系统碳通量进行分析。结果表明,青海省人为活动碳排放量平均值为7904.23万吨二氧化碳,远远低于全国评估水平;海西排放量最大,占全省总排放量的30.4%;其次为海东和西宁,分别占全省总排放量的27.5%和25.5%;青海省自然生态系统的碳汇量位列全国的第八位,比全国平均值偏高69.4%;玉树、果洛、黄南、海南、海北已实现碳中和,而海西、海东和西宁仍面临“减排增汇”的压力和挑战。
实践启示:提炼高原“双碳”服务发展路径
依托整套立体化碳监测与评估体系落地,本项目为高原地区、全国生态功能区开展“双碳”气象服务形成以下三方面核心启示。
1.聚焦碳中和,打造温室气体立体化监测新标杆
提升中国大气本底观象台监测基础能力,增加碳同位素、碳源汇和碳柱总量监测,建成中国温室气体监测基准中心。在不同主体功能区以及温室气体主要输送路径区,重点布设不同梯度温室气体监测系统,建立全省温室气体地面监测骨干站网。发展激光雷达、地基遥感、探空为主的垂直观测,率先开展碳卫星遥感技术应用和真实性检验,建立地面多频次、高空高精度、卫星大尺度相融合的立体化监测体系,开展温室气体全要素、动态化监测。
2.深耕科技创新,明晰高原碳源汇评估方法路径
积极挖掘台站现有观测数据价值,整合地面监测资料、碳卫星资料等温室气体多源数据,优化完善现有数据集;不断完善监测评估业务技术方法和体系,规范 “双碳” 评估业务服务流程;高效发挥碳核算业务系统平台、温室气体监测及数据处理平台作用,提升碳核算精细化水平,提高业务服务时效。紧密围绕地方 “双碳” 服务需求,加强数据再分析能力,编写发布多排放情景下碳排放预估等专题报告、主要温室气体监测公报和碳源汇评估报告等决策服务材料,充分发挥瓦里关科学价值,有效提升面向地方应对气候变化决策服务能力。
3.创新协同机制,搭建管理业务服务一体化运行模式
围绕青海应对气候变化、生态文明建设等重大战略,充分发挥青海气象部门职能,不断完善“双碳”工作运行机制,发挥省级重点实验室、青海省科技创新平台等智库作用,结合青海省温室气体业务需求,优化业务布局,建立协同创新业务服务机制,推动青海省温室气体研究型业务发展。
供稿|中国大气本底基准观象台、海南州气象局、海南州建设国家可持续发展议程创新示范区工作专班办公室
作者:李红梅 、王剑琼 、罗昌娟,中国大气本底基准观象台
来源:《可持续发展经济导刊》2026年7期
编辑:王秋蓉