全球不斷升溫，已對地球生態系統、人類生存環境和社會經濟可持續發展構成嚴重威脅。海洋作為全球碳循環中重要的組成部分，是大氣CO₂的主要匯。海洋在吸收大氣CO₂和調節氣候變化方面起著重要作用，同時本身又受到大氣CO₂濃度不斷增加的影響。長期連續觀測海洋上空大氣中CO₂濃度的變化對量化海洋吸收的CO₂能力，理解海洋碳循環和整個地球系統相互作用和反饋的關鍵，而且對預測未來大氣CO₂ 的濃度乃至全球氣候變化都有著重要意義。
 

長期、定點、準確地觀測限排溫室氣體本底變化，研究其源、匯和輸送規律及其影響，是當今全球變化研究、社會發展和環境外交政策所關注的焦點問題。海表大氣溫室氣體濃度的連續觀測結果，可以為中國應對氣候變化提供基礎的數據支持，為中國在國際氣候變化談判中處于有利位置提供保障。
 

國家海洋環境預報中心“國家海洋局海洋災害預報技術研究重點實驗室”（碳化學實驗室）是國內最早系統開展海洋碳循環監測和研究的機構，并率先在國內開展海洋大氣溫室氣體連續監測工作，積累了大量的工作經驗。
 

1. 海島基海洋大氣溫室氣體監測站建設
 

2013年至2017年間，建成了永暑島（南沙）、永興島（西沙）、北礵島（臺灣海峽）和嵊山島（長江口）4座海島基海洋大氣溫室氣體監測站，并開展業務化觀測工作，初步形成了一個覆蓋中國近海的海洋大氣溫室氣體監測網，填補了中國近海海洋上空大氣溫室氣體高精度連續觀測數據的空白，是目前為止國內唯一業務化海島基海洋大氣溫室氣體監測網，該監測網的建成在《中國海洋報》被專欄報道。
 

其中，西沙永興島位于南海腹地，不但擁有南海海域代表性熱帶季風氣侯特征，而且遠離大陸，具有南海西北部海洋大氣溫室氣體本底值的代表性。北礵島位于福建霞浦縣東南部，屬于亞熱帶濕潤季風氣候，其周邊大氣具有東海海洋大氣溫室氣體本底值的代表性。嵊山島位于浙江沿海，屬于典型的北亞熱帶海洋季風區，其周邊大氣具有長江口海洋大氣溫室氣體本底值的代表性。南沙海洋大氣溫室氣體站位于永暑島，屬熱帶海洋性季風氣候，其周邊大氣具有南海中南部海洋大氣溫室氣體本底值的代表性。這4個選址分處中國東海、南海，可為這一廣大海域的溫室氣體監測提供具有代表性的數據。
 

2. 海洋大氣溫室氣體監測業務化運行
 

建成了“監測控制系統”和“數據傳輸處理系統”，保證了中國近海海洋大氣溫室氣體監測系統的業務化運行工作。
 

3. 海島基海洋大氣溫室氣體監測技術開發
 

多次對海島基海洋大氣溫室氣體監測系統進行升級，大大降低了海島氣候環境和人工操作對系統穩定性的影響。使得CO2觀測精度達到 0.1ppm，CH4精度達到1ppb，監測頻率達到1Hz，達到(WMO-GAW)全球溫室氣體監測本底站的技術要求。
 

4. 監測數據應用
 

將4個海島基監測站的監測數據與大氣所“GEOS-Chem”大氣化學傳輸模式結果進行了比較和分析。分析結果顯示，4個海島基監測站監測數據均能代表該區域大氣本底濃度變化情況；同時監測數據可以捕捉到模式結果無法模擬到的突發變化情況。
 

GEOS-Chem 模式框架圖

5. 溫室氣體分析儀（GGA）簡介
 

LGR公司（現隸屬于加拿大 ABB）的溫室氣體分析儀（GGA）是當今世界上先進的同時測量甲烷、二氧化碳和水汽濃度的儀器，具有更高的優越性能。GGA操作簡單，耗電低，堅固耐用，是野外研究和空氣質量監測的理想工具。快速測量（10 Hz）的特性使其成為渦動相關協方差通量測量和土壤通量研究的更優選擇。
 

1) 同時測量CH4, CO2, H2O三種氣體，消除稀釋效應

2) 高準確度，不確定性＜0.03%

3) 更寬的測量范圍，且全量程線性

4) 經過全球通量觀測網絡（如WMO等）和專業實驗室的驗證

Nature、Science等權威期刊上有大量文獻發表，是渦動相關通量測量和土壤通量研究的理想工具

6. 資料來源：國家海洋環境預報中心 呂洪剛 高級工程師