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中國氣候觀測故事:28年,他們在瓦裡關山頂測地球“體溫”

2021-07-20 由【】發表於 科技

當黃建青和同事帶著編織袋走進菜市場采購時,新一輪值班又開始瞭。“要上山瞭?”店面老板一邊給他挑菜一邊寒暄,他隻知道黃建青上山前會來這裡準備十天的口糧,但對於他在山上的工作卻並不瞭解。

第一代觀測員黃建青的工作日常 澎湃新聞記者 史含偉 攝(03:44)

作為中國大氣本底基準觀象臺(以下簡稱本底臺)第一代觀測員,黃建青在青海高寒缺氧的瓦裡關工作瞭28年。他和同事對大氣溫室氣體——二氧化碳持續觀測形成的數據連成瞭一條“瓦裡關曲線”,這填補瞭世界氣象組織(WMO)全球大氣本底基準觀測在中國和歐亞大陸的空白。

中國工程院院士周秀驥參與瞭瓦裡關站的選址建設和後期評估,他在接受澎湃新聞(www.thepaper.cn)采訪時說:“‘瓦裡關曲線’是幾代觀測人員取得的非常重要的成果,這些數據經過瞭嚴格的國際對比,WMO專傢對我們的資料認可度非常高。‘瓦裡關曲線’為我們國傢的氣候外交各方面都發揮瞭巨大作用。”

選址瓦裡關

在西寧市區西南一百多公裡的青海省海南藏族自治州共和縣境內,瓦裡關山自東北向西南靜臥於此。站在海拔3816米的山頂,南眺是黃河上遊第一座水電站龍羊峽,北望可以看到青海湖。28年前,因“本底臺”的建設,瓦裡關聞名於世,而中國,也從這裡邁出瞭保護地球的重要一步。

瓦裡關中國大氣本底基準觀象臺360全景

青海省海南藏族自治州共和縣瓦裡關山腳下樹立的石牌 本文圖片均為澎湃新聞記者 刁凡超 圖

1994年9月15日,世界氣象組織(WMO)代表聯合國開發計劃署與中國政府同時在日內瓦和北京宣佈:世界上海拔最高的監測臭氧和溫室氣體的觀象臺將在中國開始工作。9月17日,“本底臺”正式掛牌成立,填補瞭WMO全球大氣本底基準觀測站在中國和歐亞大陸的空白。

中國科學院院士周秀驥講述瓦裡關本底站建設起步與發展 澎湃新聞記者 刁凡超 攝 編輯 史含偉(05:12)

周秀驥回憶說,上世紀80年代初中國就開始瞭大氣區域本地站建設,臨安、上甸子、龍鳳山區域本底站都是在那個時期建立的,但這些區域站的全球代表性不夠。而從世界范圍看,彼時,WMO全球大氣觀測系統剛整合完成不久,聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第一次評估報告即將出爐,全球二氧化碳濃度的升高趨勢越來越不容忽視,南北兩極等地紛紛建起大氣本底基準觀測站。但歐亞大陸腹地的大氣本底基準觀測仍是一片空白,從已有觀測站獲得的數據尚不能代表全球氣候變化的真正狀況。

2021年6月23日,中國科學院院士周秀驥在接受澎湃新聞采訪。

“全球大氣本底監測站當時都建在海上或大洋邊上面,很少在陸地中心來建站,特別是亞洲,當時沒有任何數據。”周秀驥說,“全球二氧化碳濃度升高問題提出後,世界各國的科學傢都很關心在亞洲大陸的核心地區的二氧化碳濃度究竟怎樣?亞洲大陸是以發展中國傢為主,因此當時有的科學傢認為這裡的二氧化碳濃度會比較高,但我當時的看法有點差別,二氧化碳是慣性氣體,它排放出來以後不參與大氣本身的化學反應,作為全球的本底來說,它應該是一個充分混合的濃度值,全球的差別應該不大。”

1987年在第十次世界氣象大會上,時任中國氣象局局長鄒競蒙當選WMO主席,他認為中國作為一個世界影響力很大的國傢,應當在亞洲承擔這個責任,建立大氣本底站。這一想法一經提出獲得積極響應。

在當時沒有任何參考的情況下,周秀驥等人先帶著儀器到青藏高原區觀測瞭一段時間,然後著手本底臺建設。1991年9月,時任中國氣象科學研究院院長的周秀驥站在瓦裡關山頂,對觀象臺站址進行考察。

之所以選在瓦裡關,周秀驥解釋說,本底站不能完全建在沒有人煙的地方,如果不具備生活條件,則無法保障持續性觀測。既要保障一定的生活條件,還要保障50公裡范圍內沒有人類活動的幹擾,在綜合評估後站址就選在瞭瓦裡關山頂。

蹣跚起步

今年4月剛退休的趙玉成是“本底臺”第一任業務科科長。據他回憶,建站伊始,加拿大、美國、澳大利亞等發達國傢提供瞭全套的觀測儀器設備、標樣、國際對比等觀測方法等,專傢漂洋過海來到瓦裡關山,手把手教“本底臺”工作人員使用儀器。

建站初期對人員選拔時對英語有一定的要求,趙玉成當時英語不好,被選派到南京氣象學院學習瞭一年英語,畢業後又派到加拿大環保部門學瞭5個月的氣溶膠化學采樣的設備安裝、運行和維護等內容才回到本底站做采樣工作。

趙玉成回憶起建站初期的日子:“在本底站建設論證階段,需要人工觀測溫度、氣壓等氣象要素,記錄儀每周要更換一次自記紙。有一次山上刮大風,我去把自記紙換下來的時候夾子沒夾住,被風一下子吹進山坡裡。我想糟瞭!這意味著一個星期的觀測資料就要沒瞭,我就趕緊把新的紙壓到箱子裡跑去追,好在追瞭幾百米找到瞭。”

采測人員10天一換班。本底站剛建成那幾年,路不好走,瓦裡關從山腳到山頂有7公裡的盤山路,冬天積雪或春天雪融化的時候,常常車開到半山腰就開不動瞭。這時他們隻能下車,背著10天的口糧步行上山,完成交接班後,再由換班的同志把采樣瓶抬下山搬到車上,車慢慢倒下山。

“這樣的情況一年至少會發生五六次。”趙玉成說,“現在即便路修好瞭,也會發生這種情況。”

“本底臺”建設從無到有,雖是蹣跚起步,但在全球大氣本底基準觀測和溫室氣體觀測領域,中國從此有瞭話語權。

連續觀測

在山頂值班時很早就要起床做準備工作。

換班第二天早晨7點45分,黃建青準時出現在觀測場裡,他抱著一本記錄冊先是觀雲記錄,然後登記試驗場裡的儀器參數,檢查空氣瓶氣壓,再回到實驗室對溫室氣體分析儀、氣相色譜等儀器進行參數檢查。

臭氧總量分析儀

在瓦裡關山頂的實驗室裡,有著國內溫室氣體監測要素最全、最先進的儀器。不同儀器測量溫室氣體的方法不同,黃建青要在幾臺儀器之間來回檢查不同的參數。

“如果不每天檢查儀器參數,出現故障瞭都不知道。”黃建青邊說著,邊如數傢珍地對實驗室儀器進行介紹,他指著臭氧總量分析儀告訴澎湃新聞:“瓦裡關這臺儀器是我國第一臺臭氧總量分析儀,編號‘054’的意思是全球第54臺。1991年6月,我到北京跟專傢專門學習瞭臭氧總量分析儀的操作。”

正因如此,1995年被派往南極參與南極科考,成為“本底臺”第一位參與南極科考的人員。

“本底臺”大氣監測科監測員黃建青正在進行高壓配氣工作

黃建青寡言少語,他說這是長期在山頂工作的“後遺癥”,因為每次值班山上隻有兩個人,每天各忙各的工作,值班前兩天還會聊兩句傢常,後面的日子兩人就沒話可聊瞭。

“本底臺”副臺長劉鵬大學畢業至今在瓦裡關工作瞭14年,在他眼裡,黃建青雖話不多,但是個愛琢磨的人,動手能力很強,比如他沒有專門學過電路,但是電的問題他都搞得清楚,實驗室線路有什麼問題都會找他來解決。黃建青還是“本底臺”裡的高壓配氣專傢,目前國內隻有瓦裡關和北京的上甸子區域站可以高壓配氣。這是一個動手能力非常強的工作,他要滾動移動配氣瓶,調試氣壓,再配氣,往往幾瓶氣配下來需要耗費很長時間。

2001年3月6日,劉鵬正式入職後就跟著趙玉成、黃建青學瞭一個月的地面觀測,第一次上山時他被實驗室裡先進的儀器吸引,完全忘瞭山頂環境的艱苦,趙玉成囑咐他,到山頂工作的第一件事是學會做飯,因為山上沒人,生活上的東西都要學會。

趙玉成、黃建青做業務時,劉鵬總是跟在後面邊看邊學邊記。對於第一代氣象觀測員,劉鵬評價說:“老一代觀測員,他們對待工作是非常嚴謹的,比如觀測時間,幾點幾分就是幾點幾分,絕不能前後誤差幾分鐘,再比如,他們做什麼工作都會在本子上記錄下來,而不是當時一聽就完事兒瞭,他們這種嚴謹的精神、好的習慣,我們作為第二代大氣本底觀測者應該很好地傳承下去。多少年後有時遇到儀器出故障翻開自己記的本子會立馬想起來,這些習慣都是寶貴的財富。”

瓦裡關曲線

28年,“本底臺”的第一代觀測員即將完成他們的使命。趙玉成年輕時體力好,山上跑的野兔他抓住過三次,過瞭45歲後身體就出現瞭明顯的高反,最明顯的特征是睡不著覺。每次在山上值班時他睡不著覺就把床換個方向睡兩天再換個方向睡兩天。退休前兩年他已經不再上山瞭,在山上他時常會頭疼,指甲發紫,表現出明確缺氧的癥狀。

黃建青也即將到齡退休,現在他值班時也總是睡不好,常常做夢,夢到儀器停瞭、標氣用完瞭或者標氣沒打開,他就突然從夢中驚醒。

在山上,觀測員日復一日地重復著看似相同且枯燥的工作。這些年他們看到瓦裡關的數據被應用到IPCC等一些報告中去,他們覺得自己這輩子總算做瞭一件對國傢有意義的事情。

劉鵬認為:“‘本底臺’最主要的意義在於提供連續的、高質量的監測數據,如果數據不準確、不連續對於後續的氣候變化研究就會產生誤導,影響決策的判斷。”

世界氣象組織(WMO)主席題詞

瓦裡關“本底臺”是WMO 31個全球大氣本底觀測站之一,也是目前歐亞大陸腹地唯一的大陸型全球本底站。周秀驥說,中國的觀測員在WMO規定的要求范圍內開展監測工作,保證瞭數據的準確性。這些數據成為聯合國氣候變化框架公約的支撐數據,為研究全球和區域性氣候變化及環境變化提供可靠的基礎資料,並用於全球溫室氣體公報,以及世界氣象組織、聯合國環境規劃署、政府間氣候變化專門委員會(IPCC)等多項科學評估。

“‘瓦裡關曲線’跟夏威夷島上的觀測曲線趨勢完全一致,這個觀測結果非常成功,它代表瞭全球本底數據,成為WMO在研究氣候變化中很重要的支撐數據。對於評估全球二氧化碳控制目標也非常重要,什麼時候這條曲線平直瞭,就說明二氧化碳排放達峰瞭,不再增加瞭,什麼時候曲線開始下降就說明實現碳中和瞭,說明實踐控碳的目標是有效的。”周秀驥說。

(感謝青海省氣象局金泉才對本文的支持)