原文链接:https://doi.org/10.5194/amt-17-4629-2024
引言
大气CO2浓度的增加与全球气候变化紧密相关,早期科学家已经预见到工业活动可能导致CO2在大气中积累。20世纪中叶,科学家们通过分析零星的测量数据,确认了大气中CO2浓度的增加,并开始考虑其对全球气候的潜在影响。随着对CO2作为温室气体影响认识的加深,全球范围内建立了多个监测站点,以系统地测量和记录大气中的CO2浓度变化。监测站点不仅包括偏远地区以记录全球背景大气中的CO2含量,也包括中大陆、植被覆盖区域的站点,以研究生物圈过程对CO2浓度的影响。
这项研究旨在回顾和评估匈牙利Hegyhátsál高塔监测站点30年来的大气CO2数据,该站点是全球监测网络的重要组成部分。通过分析这些长期数据,文章意在揭示大气CO2浓度的长期趋势、季节性变化和日变化模式。研究还旨在探讨这些变化背后的可能原因,包括气候变化、生物圈活动以及可能的人为排放因素。
测量和数据
监测站点
Hegyhátsál高塔温室气体监测站点位于匈牙利,是世界气象组织(WMO)全球大气监测(GAW)、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)以及欧洲综合碳观测系统(ICOS)网络的一部分。该站点始建于1993年,作为NOAA全球合作空气采样网络的一部分,1994年开始进行现场CO2浓度测量。站点位于潘诺尼亚盆地西部边缘,海拔248 m,周围环境以农田、草地和森林为主,具有较高的空间代表性。
站点的监测塔高117 m,配备了空气采样口和气象传感器,安装在电视和无线电发射塔上。站点的运营最初由匈牙利气象局(HMS)负责,2020年起由匈牙利核物理研究所(ATOMKI)接管。
Hegyhátsál站点的气候属于温暖的温带气候,全年湿润,夏季温暖。该地区的年均温度在过去几十年中呈现上升趋势。站点的地理位置使其受到西风气流的影响,但由于阿尔卑斯山的阻挡,风向主要是东北和西南。通过使用Lagrangian前向传输模型评估了当地排放源对浓度测量的影响,结果表明在关键时期,附近村庄的排放对监测站点的影响较小。
监测系统
2020年以前,CO2的分析使用的是非分散红外(NDIR)气体分析仪,之后改为Picarro G2301光腔衰荡光谱(CRDS)分析仪。CRDS分析仪具有更高的精度和稳定性,且对环境压力和温度变化不敏感,因此可以减少校准的频率。监测系统还包括质量流量控制器和Nafion干燥器,以确保测量的准确性和重复性。此外,系统设计允许在必要时进行最小修改以适应新的分析技术。
测量周期和校准
结果与讨论
二氧化碳浓度的日变化
尽管在过去30年中日变化幅度整体上没有显著变化,但在夏季,尤其是7月份,日变化幅度有轻微的上升趋势。这种上升趋势的增长率为0.57±0.30 µmol/mol/yr,可能与夜间温度的升高和呼吸作用的增强有关。
不同季节和测量高度的CO2摩尔分数月平均日变化相对于115 m高度的日均值
二氧化碳浓度的长期变化
研究还深入探讨了CO2浓度的长期趋势,通过115 m高度处CO2浓度的时间变化,包括月均值、拟合的平滑曲线和趋势来看,整体增长率为2.20 µmol/mol/yr,与全球增长率2.09 µmol/mol/yr相近。这表明Hegyhátsál站点的CO2浓度变化与全球趋势一致,尽管存在几个µmol/mol的正偏移,这可能反映了欧洲地区人为排放的影响。
研究进一步分析了ENSO现象对大气CO2浓度增长率的影响。结果表明,ENSO与CO2增长率之间存在相关性。在Hegyhátsál站点,ENSO指数滞后6-7个月时,CO2增长率与ENSO指数的相关性最大。这表明ENSO现象对大气CO2浓度的年增长率有显著的调节作用,尽管这种影响在欧洲站点可能不如在太平洋盆地的站点那么显著。
Hegyhátsál站点与全球大气中CO2浓度增长率的时间变化及其与ENSO指数的相关性
结论
编辑人:陆文涛
审核人:史恒霖
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邮箱:market@jshld.cn
电话:4008518510
网址:www.jshld.cn
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引言
大气CO2浓度的增加与全球气候变化紧密相关,早期科学家已经预见到工业活动可能导致CO2在大气中积累。20世纪中叶,科学家们通过分析零星的测量数据,确认了大气中CO2浓度的增加,并开始考虑其对全球气候的潜在影响。随着对CO2作为温室气体影响认识的加深,全球范围内建立了多个监测站点,以系统地测量和记录大气中的CO2浓度变化。监测站点不仅包括偏远地区以记录全球背景大气中的CO2含量,也包括中大陆、植被覆盖区域的站点,以研究生物圈过程对CO2浓度的影响。
这项研究旨在回顾和评估匈牙利Hegyhátsál高塔监测站点30年来的大气CO2数据,该站点是全球监测网络的重要组成部分。通过分析这些长期数据,文章意在揭示大气CO2浓度的长期趋势、季节性变化和日变化模式。研究还旨在探讨这些变化背后的可能原因,包括气候变化、生物圈活动以及可能的人为排放因素。
测量和数据
监测站点
Hegyhátsál高塔温室气体监测站点位于匈牙利,是世界气象组织(WMO)全球大气监测(GAW)、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)以及欧洲综合碳观测系统(ICOS)网络的一部分。该站点始建于1993年,作为NOAA全球合作空气采样网络的一部分,1994年开始进行现场CO2浓度测量。站点位于潘诺尼亚盆地西部边缘,海拔248 m,周围环境以农田、草地和森林为主,具有较高的空间代表性。
站点的监测塔高117 m,配备了空气采样口和气象传感器,安装在电视和无线电发射塔上。站点的运营最初由匈牙利气象局(HMS)负责,2020年起由匈牙利核物理研究所(ATOMKI)接管。
Hegyhátsál站点的气候属于温暖的温带气候,全年湿润,夏季温暖。该地区的年均温度在过去几十年中呈现上升趋势。站点的地理位置使其受到西风气流的影响,但由于阿尔卑斯山的阻挡,风向主要是东北和西南。通过使用Lagrangian前向传输模型评估了当地排放源对浓度测量的影响,结果表明在关键时期,附近村庄的排放对监测站点的影响较小。
监测系统
2020年以前,CO2的分析使用的是非分散红外(NDIR)气体分析仪,之后改为Picarro G2301光腔衰荡光谱(CRDS)分析仪。CRDS分析仪具有更高的精度和稳定性,且对环境压力和温度变化不敏感,因此可以减少校准的频率。监测系统还包括质量流量控制器和Nafion干燥器,以确保测量的准确性和重复性。此外,系统设计允许在必要时进行最小修改以适应新的分析技术。
测量周期和校准
结果与讨论
二氧化碳浓度的日变化
尽管在过去30年中日变化幅度整体上没有显著变化,但在夏季,尤其是7月份,日变化幅度有轻微的上升趋势。这种上升趋势的增长率为0.57±0.30 µmol/mol/yr,可能与夜间温度的升高和呼吸作用的增强有关。
不同季节和测量高度的CO2摩尔分数月平均日变化相对于115 m高度的日均值
二氧化碳浓度的长期变化
研究还深入探讨了CO2浓度的长期趋势,通过115 m高度处CO2浓度的时间变化,包括月均值、拟合的平滑曲线和趋势来看,整体增长率为2.20 µmol/mol/yr,与全球增长率2.09 µmol/mol/yr相近。这表明Hegyhátsál站点的CO2浓度变化与全球趋势一致,尽管存在几个µmol/mol的正偏移,这可能反映了欧洲地区人为排放的影响。
研究进一步分析了ENSO现象对大气CO2浓度增长率的影响。结果表明,ENSO与CO2增长率之间存在相关性。在Hegyhátsál站点,ENSO指数滞后6-7个月时,CO2增长率与ENSO指数的相关性最大。这表明ENSO现象对大气CO2浓度的年增长率有显著的调节作用,尽管这种影响在欧洲站点可能不如在太平洋盆地的站点那么显著。
Hegyhátsál站点与全球大气中CO2浓度增长率的时间变化及其与ENSO指数的相关性
结论
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