最美的瓦里關山基地

劉鵬 東元禎

為全球“測體溫”的權威臺站?

早在1994年，中國聯合世界氣象組織等一系列國內外氣象方面的頂級機構和專家，合作建設成立了中國大氣本底基準觀象臺，因為它的觀測站點位于青海省海南藏族自治州共和縣瓦里關山山頂，我們也親切地稱之為瓦里關山基地。

瓦里關山基地是歐亞大陸唯一的內陸型全球大氣本底站，因為在全世界，其他兄弟臺站們都靠近海洋，并不屬于內陸型。古人云：“橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實味不同。所以然者何？水土異也。”正因瓦里關山基地是全球大氣本底站，所以它的觀測設備和方法都要和世界接軌，因此也成為了國內關于全球溫室氣體本底觀測最權威的臺站。

瓦里關站所使用的觀測設備可都是當前世界上最先進的，雙通道氣相色譜6890N/7890A和TECO地面臭氧分析儀精度可以達到ppb級別。打個比方，十億個空氣分子中有一個分子是我們的觀測對象，上述儀器就可以把它從十億個空氣分子中甄別出來。

相信很多同學第一次聽到大氣本底這個詞，那什么是大氣本底呢？所謂的大氣本底，就是不會受到本地區大氣成分變化因素的影響，直接反映一定區域范圍內大氣成分的平均狀況，它就是一個背景值。所以瓦里關全球本底站，它的觀測結果不會受到瓦里關地區大氣成分變化的影響，而是直接反映整個歐亞大陸的大氣成分的狀況。這可是經過全世界各國科學家的共同努力和一系列前期論證的，并在比對了大量的資料后得出的結果。

?青藏高原風光

知識鏈接：

?雙通道氣相色譜6890N/7890A（攝影 / 東元禎）

?TECO地面臭氧分析儀（攝影 / 東元禎）

PICARRO可以同時觀測二氧化碳、一氧化碳、甲烷和水蒸氣的含量，并且觀測數據可以實時顯示。

2018年年底報道的AE-33黑炭氣溶膠分析儀，可以觀測一立方米的空氣中有多少納克的黑炭氣溶膠，1納克可是1×10-9克哦，厲害吧！

?PICARRO G2401（攝影 / 東元禎）

?黑炭氣溶膠在線分析儀AE-33（攝影 / 東元禎）

延伸閱讀：

氣相色譜儀的工作原理：利用色譜柱將混合物分離，而后利用檢測器依次檢測已分離的組分。空氣樣品被載氣（流動相）帶入色譜柱中，由于柱中的固定相與空氣樣品中各組分分子作用力不同，各組分從色譜柱中流出時間也不同，組分彼此分離。采用適當的鑒別和記錄系統，就可制作標出各組分流出色譜柱的時間和濃度的色譜圖。根據圖中表明的出峰時間和順序，可對化合物進行定性分析;根據峰的高低和面積大小，可對化合物進行定量分析;進而分析出空氣中一氧化碳、甲烷、氧化亞氮、六氟化硫的濃度。

?瓦里關曲線—美國蒙納洛瓦站觀測結果（藍色），瓦里關站觀測結果（紅色）（供圖 / 劉鵬）

為了瓦里關站的觀測結果不會受到觀測站點周邊人為活動的影響，我們可是做了大量的工作呢。首先以瓦里關站為圓心，半徑40千米內，不允許有大型的工業污染源;半徑30～50千米內的土地利用形式在50年內不能有大的變化;其次瓦里關站遠離主要城鎮等人類聚集區，遠離主要道路、機場等交通樞紐，就連飛機航線都要繞行呢！還有就是盡可能的減少人為活動對站點周圍大氣成分的影響，每次在站上值班只有兩個人。其他規定如不能有明火炊事行為;不能擅自種植植物;不能破壞站點周圍環境;禁止牛羊進入環境保護區;基地必須全年24小時有值班人員留守;車輛人員來訪要嚴格記錄時間和數目。就是這一系列嚴格的規定，保證了瓦里關站觀測數據的可靠性、實用性和連續性，為我們國家在大氣成分變化和全球氣候變化領域內發出中國聲音奠定了堅實的基礎！

既然有了以上那么多規定，是不是瓦里關的空氣就是歐亞大陸內最干凈的呢？這是最常見的誤區，結果并不是這樣子的。為了讓數據顯示歐亞大陸大氣混合均勻的平均狀況，我們不能把站點選擇在空氣很干凈的地方，因為這樣的觀測結果代表不了整個歐亞大陸，而只能代表很小的一片區域。就像一杯沒有攪拌均勻的鹽水，鹽少的地方并不能代表這杯水的含鹽量是一個道理。

解密瓦里關曲線?

作為歐亞大陸唯一的內陸型大氣本底站，瓦里關站經過24年的運行，最著名的成果就是“瓦里關曲線”。什么是“瓦里關曲線”？自1994年至今，瓦里關山基地觀測團隊持續觀測大氣成分變化，其中最重要的觀測對象就是溫室氣體，包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、臭氧、二氧化硫等，我們會用這些溫室氣體濃度值繪制成一張張反映大氣成分長期連續性變化的曲線圖。在全球氣候變化中，二氧化碳是造成溫室效應的主要氣體，它的影響最大，范圍最廣，用在線觀測資料繪制出的二氧化碳變化曲線，就被稱為“瓦里關曲線”。

這條曲線有什么意義呢？為什么說這條曲線就是瓦里關站最著名的成果呢？原來瓦里關站獲取的“瓦里關曲線”與美國蒙納洛瓦站的CO2曲線變化趨勢基本相同，這就說明第三世界國家并不是CO2的主要人為排放源，這讓我們從科學的角度出發，有力地回擊了西方發達國家以碳排放為借口的經濟制裁，為中國和第三世界國家的發展贏得了話語權。這些溫室氣體資料同時也是聯合國氣候變化框架公約的支撐數據，此結論具有重要的政策指示作用。這些數據還成為中國在國際舞臺上談判的第一手資料，促進了國際社會在氣候變化問題上形成共識，提升了中國在世界氣候變化談判中的話語權。中國在印尼巴厘島、丹麥哥本哈根世界氣候大會以及其他國際性氣候變化談判會上，可以理直氣壯地支持氣候變化觀點，其中一個重要原因就在于中國擁有這一曲線圖以及相關的觀測數據。

當然，作為全球大氣本底站，瓦里關站的觀測對象不僅僅局限于溫室氣體，還包含臭氧總量、輻射、大氣氣溶膠、反應性氣體、生態、地面等。不僅如此，瓦里關站還開展了多項與國內外科研院所、高校等科研機構的合作觀測，服務對象可是遍布全世界呢！

瓦里關重要的監測對象——太陽輻射?

在瓦里關站的各項監測對象中，太陽輻射也占有很重要的地位呢。地球之所以是生命的搖籃，離不開太陽的功勞，而最直接的方面就表現在太陽輻射上。

太陽輻射直接為地球提供了光熱資源，地球上生物的生長發育均離不開太陽。植物通過光合作用，將太陽能直接轉化為自己生存生長所需的能量，而動物通過獲取植物來獲取自己所需的能量，因此，所有的能量都來源于太陽輻射。

太陽輻射還能維持地表溫度，也是地球上水體運動、大氣運動和生物活動的主要動力。地球上所有的溫度變化，基本都是受到了太陽輻射的影響，較強的太陽輻射會引起溫度上升。地面上的水吸收了太陽輻射，就會蒸發成為水蒸氣，水蒸氣上升凝結形成云，云不斷發展形成降水回到地面，從而完成了最簡單的水循環。風同樣也會受到太陽輻射的影響。不同地區地面和大氣接受太陽輻射的熱量不同，由此產生的氣壓差使空氣發生運動，從而形成了風。

太陽輻射從低緯向高緯遞減的規律，形成了自然帶分布上的規律之一。太陽輻射在地表的分布，主要決定于太陽高度角，而太陽高度角隨緯度增高而遞減，不僅影響溫度分布，還影響氣壓、風系、降水和蒸發，使地球氣候呈現出按緯度分布的地帶性。

作為太陽系中的行星，地球始終受到太陽輻射的作用，再加上與地球內部動力所引起的各種現象之間的相互作用，它們共同驅動著地球表層的演化。當地球的大氣圈和水圈形成以后，太陽這臺發動機驅動著大氣和大洋環流，形成風、云、雨、雪等不同的天氣現象。河流出現了，開始流入大洋，山脈受到剝蝕。這一切都在塑造和改變著地表的環境，影響著地球的生物圈，使地球的氣候、生物以及地球化學循環趨于多樣化。

在將來，瓦里關站還將繼續開展更多的觀測項目，為更多的科學家提供可靠的科研資料，也將為中國在氣象事業的發展做出更多的貢獻！

?瓦里關山基地（攝影 / 劉鵬）