WMO监测站揭秘：意大利温室气体的季节性变化

江苏海兰达尔环境科技有限公司

2024/10/18 17:22

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WMO监测站揭秘：意大利温室气体的季节性变化

江苏海兰达尔

2024年10月10日 13:54 江苏

原文链接：https://www.preprints.org/manuscript/202409.0915/v2

引言

在全球范围内，气候变化和环境污染是当今时代面临的两大挑战。为了应对这些挑战，科学家们一直在寻找方法来监测和理解我们的环境。世界气象组织（WMO）的全球大气观测网（GAW）就是这样一个努力的典范。GAW网络遍布全球，通过精确的监测站提供关于温室气体和气溶胶的数据，帮助我们理解人类活动对地球气候的影响。

在意大利南部卡拉布里亚地区的Lamezia Terme，一座WMO/GAW监测站静静地守望着地中海的心脏地带。这个监测站不仅是区域空气质量的哨兵，更是全球环境变化研究的重要贡献者。它提供了关于关键温室气体（如CO₂和CH₄）以及其他空气污染物（如CO、BC和NO_x）的连续、高质量的数据。

这项研究利用Lamezia Terme监测站在2020年封锁期间收集的数据，探索了空气质量的变化。我们特别关注了封锁措施对温室气体浓度的影响，以及这些变化如何反映在季节性的波动中。通过分析这些数据，我们旨在揭示人为活动对空气质量和气候变化的影响，并为未来的环境政策和城市规划提供科学依据。

研究方法

LMT站的特征

位于意大利南部卡拉布里亚的沿海观测站Lamezia Terme (WMO/GAW代码：LMT)坐落在距离第勒尼安海岸600 m的平原上。该站自2015年以来一直在运行，持续收集有关许多化学和气象参数的数据。

该地区有几个本地排放源，以前的研究报告了机场、A2高速公路、当地畜牧业、垃圾填埋场和城市交通等来源。这些本地排放被认为是观测到的CO、CO₂、CH₄、eBC和NO_x峰值的原因。关于NO_x，先前的研究指出了高峰时段交通和其他形式的运输，而垃圾填埋场和畜牧业被认为是CH₄排放的关键热点。在天文台收集的数据已被用来评估可能的人为影响，通过对工作日/周末模式的评估，这被认为是受人为周期影响的。由于其位于地中海盆地的位置，LMT也受到夏季野火排放的影响，这导致显著的CO和eBC峰值，以及颗粒物污染事件的发生。

Lamezia Terme及其WMO/GAW监测站在意大利的位置

仪器和数据集

CO、CO₂、CH₄、eBC和NO_x的测量是通过三种不同的仪器进行的。CO（ppb）、CO₂（ppm）和CH₄（ppb）的摩尔分数数据是由Picarro G2401光腔衰荡光谱法（CRDS）分析仪测量获得。在LMT站点，Picarro G2401通过一个多口旋转阀来切换运行，在以下点之间定时切换：一个用于收集环境空气；三个点连接到NOAA的GML（全球监测实验室）提供的标准气瓶。这些标气覆盖了40-500 ppb范围内的CO浓度，250-520 ppm范围内的CO₂浓度，以及300-2600 ppb范围内的CH₄浓度。每14天，相同的气瓶被G2401分析仪测量三次，每次测量持续30分钟。为了控制水蒸气对所有测量准确性的影响，使用Nafion干燥器在CRDS分析之前对环境空气进行干燥。此外，eBC测量使用Thermo Scientific 5012型多角度吸收光度计（MAPP），NO_x（NO+NO₂）则使用42i型化学发光法仪器进行测量。关键气象参数（风速和风向、温度）由Vaisala WXT520传感器进行收集。

研究结果

在该研究中，研究人员深入分析了WMO/GAW系统中Lamezia Terme监测站在2020年2月1日至7月31日期间收集的数据，以探究封锁措施对空气质量和温室气体浓度的影响。

封锁期间每小时平均CO、CO₂、CH₄浓度变化趋势

二氧化碳浓度变化

封锁期间，我们观察到CO₂浓度出现了显著的下降趋势。例如，封锁初期的3月份，CO₂浓度较1月份下降了约5%。这种下降与意大利全国范围内的工业活动和交通流量的减少密切相关。随着封锁措施的逐步解除，我们注意到5月份CO₂浓度开始回升，反映了社会活动逐渐恢复。

甲烷浓度稳定性

尽管封锁期间工业和交通活动减少，CH₄浓度却表现出意外的稳定性。从2月到5月，CH₄浓度维持在稳定的范围内，波动不超过2%。这种稳定性可能与农业活动和自然排放源（如湿地）的持续排放有关，表明这些源在封锁期间基本未受影响。

一氧化碳浓度显著下降

CO浓度在封锁期间显著下降，尤其是在封锁措施最严格的4月份，CO浓度比2月份下降了约30%。这一显著下降反映了交通和工业排放的大幅减少。随着封锁的解除，CO浓度逐渐恢复到封锁前的水平。

黑碳和氮氧化物的变化

黑碳和NO_x浓度在封锁期间也有所下降，但下降幅度不如CO显著。BC和NO_x浓度的下降与减少的交通排放和工业活动有关。NO_x浓度的下降可能对改善区域空气质量和降低光化学烟雾的风险有积极影响。

气象因素的影响

气象数据的分析显示，风向和风速对污染物浓度有显著影响。例如，在来自海洋的西风盛行期间，污染物浓度通常较低，而在来自大陆的东风盛行期间，污染物浓度较高。这种模式表明，区域传输对空气质量有重要影响。

季节性变化

季节性变化分析显示，随着季节从冬季过渡到春季和夏季，污染物浓度出现了自然变化。例如，随着温度的升高，CO浓度下降，这可能与生物降解作用的增加有关。

总结

研究结果表明，封锁措施对空气质量有显著的短期影响，尤其是在减少CO、BC和NO_x的浓度方面。然而，CH₄的浓度在封锁期间保持稳定，这表明需要采取更长期的措施来控制这种强效温室气体的排放。

我们的研究还强调了气象条件在空气质量管理中的重要性。风向和风速的变化对污染物的传播和稀释有显著影响，这需要在未来的空气质量预测和政策制定中予以考虑。

最后，研究结果为理解人为活动对空气质量和气候变化的影响提供了宝贵的见解。通过这些数据，我们可以更好地评估不同减排策略的潜在效果，并为实现更清洁、更健康的空气环境制定更有效的政策。

编辑人：陆文涛

审核人：史恒霖

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