中国大气本底基准观象台简介

中国⼤⽓本底基准观象台简介

中国⼤⽓本底基准观象台

中国⼤⽓本底基准观象台（简称本底台或CGAWBO）的建设是根据《联合国⽓候变化框架公约》，由中国政府与世界⽓象组

织（WMO）和环境基⾦（GEF）合作开展的对全球尺度⼤⽓本底污染浓度进⾏监测的国际合作项⽬。

本底台严格按世界⽓象组织有关⼤⽓本底监测的规范和标准，在全球基准⼤⽓本底条件下开展包括温室⽓体、⼤⽓臭氧、⽓溶

胶、太阳辐射、⽓象和边界层⽓象、降⽔化学等多个⽅⾯的观测。她将向世界提供亚洲内陆⼤⽓本底基准基本状况的系统观测

资料，是世界⽓象组织全球⼤⽓监测计划的重要组成部分，是建在亚洲⼤陆腹地的全球第⼀个⼤陆型的基准观象台，将对未来

⼤⽓成份的变化起着早期预警、监视作⽤，将长期、稳定、连续地获取全球基准⼤⽓本底监测资料，为研究、评价、预测⼤⽓

成份变化进⽽研究对⽓候变化影响提供科学依据。

她的建设和今后的发展受到了国内、外⼤⽓科技界的极⼤重视和关注。她是我国具有全球代表性的⼤⽓本底监测台，经不断完

善、发展和提⾼，成为⼀个对国内、外⼤⽓环境科技⼯作者开放的⼤⽓本底基准监测实验室，成为具有先进⽔平和技术装备

的、世界⼀流的，也是到⽬前为⽌，全球唯⼀的⼤陆性⼤⽓本底基准监测站，其所获取的特种资料和各项科研成果对全球来

讲，具有不可替代的重要作⽤。

⼀、组织结构

本底台的⼈员受青海省⽓象局管理，业务⼯作由青海省⽓象局、中国⽓象局监测⽹络司及中国⽓象科学研究院管理和指导。

⼆、基地概况业务基地位于青海省海南州共和县境内的⽡⾥关⼭。地处青藏⾼原东北坡，⽡⾥关⼭为东北─西南⾛向的孤⽴⼭

体，南北长21公⾥，东西宽约7公⾥。站址位于该⼭的最⾼点附近，海拔3816⽶。东经100°54′，北纬36°17′。⽡⾥关⼭东距

省会西宁市150公⾥，直线距离约90公⾥；西距共和县城50公⾥，直线距离23

公⾥；南距黄河上游最⼤的龙⽺峡⽔电站17公⾥；北距闻名遐迩的青海湖40公⾥。

⽡⾥关⼭及周围⼴⼤地区属于⼲旱、半⼲旱荒漠草原及沙洲，平均年降⽔量

370mm，主要集中在5-9⽉。年平均⽓温零下0.9℃，年极端最⾼⽓温28.3℃，年极端最低⽓温零下23.3℃，冬寒夏凉，温差

较⼤。光照充⾜，⽇射强烈，冬春季节多偏西⼤风。

基地业务楼建筑⾯积510平⽅⽶，从外观看，是⼀栋两层楼房，按功能可分为⼯作和⽣活区。⽣活区主要是指⼭上值班⼈员和

来台⼯作的国内外专家的活动场所。由卧室、厨房、餐厅、卫⽣间、盥洗室、淋浴室、地下仓库等组成。卧室共有五间单⼈房

间，

并备有临时床铺，最多可供20余⼈住宿。餐厅配备现代化的⽣活厨具，冰箱、烤箱、微波炉等等⼀应俱全。另有地⾯卫星接

收站，可接收数⼗套各类电视节⽬。为确保正常的⼯作和⽣活⽤电，⽡⾥关⼭采⽤三路供电，⼀路为常规⽤电，来⾃共和县；

⼀路为本底台架设的龙⽺峡电⼚⾄⽡⾥关⼭的专线，容量各为250KV/A；另外还有⼀路⾃备的20KV/A的柴油发电机。

⽔的供应由专车不定期从8公⾥外的⽔源向⼭上拉送，⼭上建有⼀座蓄⽔池，由⽔泵传送⾄⽔塔形成⾃来⽔。下⽔系统由管道

送⾄50⽶外封闭的⾃排式污⽔池。为确保上⼭的⾃然环境不被⼈为破坏，⽣活区有两条排烟、排⽓管道，始终排向下风⽅，

所有固体⽣活垃圾也由专车拉出⼭外。

对外通讯有多种⽅式，⽬前使⽤的是“有、⽆线设备”，可连接共和县市话、省内外长途。计划中要安装⼩型地⾯“VAST”系统，

⽤于传输资料数据。已连接INTERNET⽹。

三、业务⼯作简介

1、臭氧光谱仪（BREWER）监测

Brewer全⾃动臭氧光谱仪是根据中加双边⼤⽓科学合作计划由加拿⼤⼤⽓环境

局援助提供。该仪器由加拿⼤Sci-Tech公司制造⽣产，⽤于测量O3、SO2和UVB；整个仪器由Brewer光谱仪、控制计算机、

打印机和控制软件四部分组成；光谱仪系统由前置光学系统、光谱分光仪、光电转换系统和光电倍增管等组成；整个仪器的电

路系统由主电源板、次电源板、微处理器、输出输⼊接⼝板、光⼦计数器板、时钟⽇历板、A/D板和脉冲放⼤器板等部分组

成。

2、RGA3-CO还原法⽓相⾊谱监测

1997年10⽉本底台安装了⽓相⾊谱-汞置换法⼤⽓⼀氧化碳连续观测系统，本系统采⽤的检测⽅法是⽬前世界上对清洁地区

CO浓度检测的最理想的⽅法，使⽤双柱分离和反吹技术，加上检测⽅法的⾼度选择性，整个分析过程快速⽽简便。本系统的

⾼灵敏度、⾼精度和操作维护的简便性在过去的CO测量⽅法是⽆法⽐拟的，本系统还可以⽤于低浓度CO标准⽓标定，⼤⽓中

其它还原性微量⽓体（如H2）的监测，检测限均达ppb级。

3、FLASK空⽓采样

美国国家海洋⼤⽓局（NOAA）/⽓候分析与诊断实验室（CMDL）的全球空⽓样品测量站⽹⾄今已有包括美国、⽇本、加拿

⼤、中国等国家的四⼗多个地区站点，作为全球空⽓样品测量站点之⼀的本底台，⾃1991年起即开始⽤MAKS采样器对⽡⾥

关⼭现场的实际⼤⽓进⾏采集，采集到的空⽓样品被送到NOAA/CMDL进⾏⼀氧化碳、⼆氧化碳、甲烷及碳同位素等的测量。

4、甲烷/⼆氧化碳⽓相⾊谱法监测

对⼤⽓⼆氧化碳和甲烷进⾏本底监测的⽓相⾊谱法是众多监测⽅法之⼀。本系统是由ＷＭＯ提供资助，加拿⼤⼤⽓环境局⼆氧

化碳实验室负责技术指导，在加拿⼤经五个⽉的安装和调试后完成，1994年7⽉运抵⽡⾥关。这套⽓相⾊谱HP 5890II型系统

现已安装在中国⼤⽓本底基准观象台进⾏⼆氧化碳和甲烷两种⽓体成份的本底浓底的连续测量。

5、Li-Cor⾮⾊散红外⼆氧化碳监测

⾃从19991年5⽉，作为⽬前地球上唯⼀的⼀个⾼原⼤陆本底站（本底台）开始使⽤Siemens公司的NDIR⼆氧化碳分析仪连续

测量⼤⽓中的CO2本底浓度，已获得初步的观测结果和规律，其本底浓度和变化特征与美国MLO⼤⽓本底观测站的观测结果

相当⼀致。为了保证将来⽡⾥关⼭的现场CO2观测资料的可靠性和国际可⽐性。1993年3⽉~19994年4⽉，在联合国全球环境

基⾦项⽬的⽀持下，在NOAA/CMDL组装并调试完成了包括系统和⼯作标准⽓的标定、⽬标标准⽓的质量监控以及数据获取和

处理的⾼质量的计算机⾃动控制系统。于1994年11⽉8 ⽇，在⽡⾥关本底台正式投⼊运⾏。

6、UV-B紫外辐射监测

太阳紫外辐射的作⽤与辐射强度、暴露时间、辐射的性质等有关。⼀般将紫外总辐射按波长分为紫外A（320-400nm）、紫外

B（280-320nm）、紫外C（<280nm）。到达地⾯的太阳紫外总辐射与⼤⽓中的臭氧总量、地球上的位置、⼀年中的不同时

段、⼤⽓⽓溶胶、云、地表反照率等许多因⼦有关。本底台使⽤的UVB-1型仪器设备，是由美国Yankee环境公司研制的。该

设备进⾏UV-B的Erythemal辐射剂量及辐射通量（Irradaince）的测量，可为研究UV-B长期变化提供有效的数据资料。

7、地⾯臭氧监测

⽡⾥关本底台的地⾯臭氧监测系统是由全球环境基⾦资助，由加拿⼤⼤⽓环境局专家协助建⽴。该系统包括两台TECO 49型

（美国Thermo Environment Ins.）紫外吸收式臭氧分析仪（TECO #1 S/N47307和TECO #2 S/N 47318）、⼀台49PS（美国

Thermo Environment Ins.）紫外吸收式臭氧标定仪和配套的零⽓发⽣器，其中49PS 型紫外吸收式臭氧标定仪作为测站的⼯作

标准仪器。

8、⾼压制备标准⽓

在许多⼤⽓监测和研究中，与已知浓度的标准⽓⽐对⽽得出未知样品浓度的⽅法，已被⼴泛地使⽤。如监测⼤⽓CO2的⾮⾊

散红外⽓体分析系统、监测⼤⽓CH4、CO2、CO、CFCs的⽓相⾊谱系统等，都是⽤这种⽅法进⾏测量的。最初，是使⽤

CO2-N2的混合⽓体作为标准⽓；后来，由于⾮⾊散红外⽓体分析仪对载⽓中CO2的响应值具有独⽴性，CO2、AIR（空⽓）

的混合⽓也作为红外⽓体分析系统的标准⽓⽽被⼴泛使⽤。⽡⾥关本底台监测CO2、CH4本底浓度的⾮⾊散红外⽓体分析系

统和⽓相⾊谱系统，在进⾏测量时均要⽤标准⽓对测量单元进⾏特定时间的冲洗，再加上⽇常监测中标准⽓的使⽤，因⽽，标

准⽓的消耗是不可避免的；其次，由于测量⼤⽓成分本底浓度的变化，对标准⽓的精度要求很⾼，若购买⾼精度的标准⽓，其

经济费⽤是相当客观的。CO2标准⽓⾼压制备系统的建⽴，实现了⽡⾥关本底台所需标准⽓的⾃给，同时也给制备“历史⼤

⽓”（即先⾏制备、保存等以后再进⾏⼤⽓成分测量分析的实际⼤⽓）提供了保障。

9、光学厚度技术

⼤⽓⽓溶胶是悬浮在⼤⽓中的各种固态和液态的粒⼦，其半径⼤约为0.1～10 。⼤⽓⽓溶胶对太阳辐射的散射、吸收作⽤直接

影响地球⼤⽓的辐射平衡，还通过成云作⽤及⾮均相化学反应参与⼤⽓中的各种化学过程影响其他温室⽓体成分的源汇，对全

球⽓候变化有着重要的意义。⼤⽓光学厚度（或⼤⽓浑浊度）的测量反映⽓溶胶粒⼦对太阳辐射的消光作⽤，世界⽓象组织的

全球⼤⽓监测⽹（WMO-GAW）将⼤⽓⽓溶胶光学厚度（有时也称为⼤⽓浑浊度）观测作为其基本观测项⽬，⽬的就是要对

全球⼤⽓本底⽓溶胶的情况和变化趋势进⾏长期监测，研究⼤⽓⽓溶胶对全球及局地⽓候变化的影响。

10、⿊碳⽓溶胶

1994年7⽉安装的⼤⽓⿊碳⽓溶胶观测系统包括两套观测仪器，其中⼀台由全球环境基⾦援助提供，另⼀套由加拿⼤⼤⽓环境

局援助提供，两套仪器系统都是在加拿⼤⼤⽓环境局专家的协助下建⽴的。两套仪器分别由灰度仪、采样泵、进⽓管线、控制

计算机或数据采集存贮器构成，两台灰度仪都为美国加州玛基科学公司产品，型号为

AE-10和AE-9，均装有质量流量计以保证流量准确。

11、降⽔化学

⼤⽓中经常存在着尘埃等固态和⽓态的悬浮微粒，这些微粒有些来⾃⾃然界，有些却是⼈类活动所产⽣的，如⼈类活动、燃烧

燃料、⼯业⽣产、森林⼤⽕等都会向⼤⽓中排放⼤量的微粒物质，这些微粒物中，有些由于重⼒作⽤沉降到地⾯，⽽有些则可

在⼤⽓中通过物理和化学作⽤，作为凝结核，溶于云⽔或⾬⽔中以湿沉降(⾬、雪)形式回到地⾯，其中湿沉降占总沉降通量的

30%-80%。⽡⾥关本底台于1993年11⽉开始进⾏降⽔样品的收集,并在现场进⾏降⽔pH值和电导率的测定。

12、太阳辐射监测

⽡⾥关本底台的辐射观测仪器是由全球环境基⾦项⽬援助提供，由美国海洋⼤⽓局⽓候监测诊断实验室帮助建⽴的，于1994

年9⽉4⽇在⽡⾥关⼭观测基地完成了仪器安装，正式开始太阳直接辐射、总辐射、散射辐射和红外辐射观测。该系统包括美

国EPPLEY公司⽣产的PSP型总辐射表（WG7滤光玻璃）、散射辐射表（WG7滤光玻璃加⼿动调节的遮光带）和红外辐射表

（RG8滤光玻璃）。

13、⽓象要素观测

⽡⾥关本底台的⽓象观测有三套系统。

（1）、⼀般⽓候观测。观测要素有：风向、风速、⽓温、湿度、⽓压、降⽔、云、能、天。

（2）、地⾯⾃动⽓象观测。观测要素：⽓温、湿度、风向、风速。

（3）、边界层⽓象要素观测。分五层进⾏⾃动观测，各层分别离地⾯2.3、10、20、40、80⽶。仪器设备安装在⾼度为89⽶

铁塔上。各层观测要素为：

2.3⽶-⽓温、湿度、⽓压；

10.0⽶-⽓温、风向、风速；

20.0⽶-⽓温、风向、风速；

40.0⽶-⽓温、风向、风速；

80.0⽶-⽓温、湿度、风向、风速、垂直风速。