二氧化碳（CO2）是大气中最重要的温室气体，其浓度垂直分布对于准确理解和阐释全球变暖，反演碳源、碳汇，校准和验证大气传输模型以及遥感测量结果有着重要意义。
传统高精度CO2测量仪器，由于配套系统体积庞大，质量重，且价格昂贵，难以应用于垂直观测，因此边界层内的CO2垂向廓线的原位测量很少见。
中科院大气所碳循环与气候变化研究团队成员和马兰里大学曾宁教授一起经过多年的共同努力，成功研发出了一种基于非分散红外技术（NDIR）的低成本微型化CO2监测仪。该仪器体积小、质量轻，方便搭载到探空设备进行CO2气体的垂直观测（见图）。2019年1月8日—14日，研究人员将该仪器搭载到大气分中心系留汽艇垂直探测系统上，成功对河北省石家庄市西南地区边界层(0-1000 m)的CO2垂直分布进行了原位观测。王跃思研究员课题组王迎红博士同步采集了不同高度的气体样品，在实验室用气相色谱仪进行了精准测量。
通过数据对比分析，微型化仪器与传统气相色谱分析仪得到的CO2垂直廓线非常一致。文章通讯作者大气所LASG国家重点实验室韩鹏飞博士说：“经过一周的连续观测，我们发现CO2浓度基本呈现随高度增加而降低的趋势，且边界层中CO2浓度的垂向分布主要受边界层稳定性和排放源的影响，大气模式模拟试验进一步证实了这些结果。”近日，这些研究成果发表在Atmospheric and Oceanic Science Letters上。
微型化仪器为CO2垂直观测提供了简单高效的方法，其应用前景广阔，具有很高的推广价值。同时，基于国家重点研发计划项目(2017YFB0504000)的支持，利用该仪器低成本、高精度的优点，在京津冀地区组建高密度观测网，在公里级尺度上观测城市CO2的时空变化，将为我国碳减排和低碳发展的政策制定提供科学数据。
图：CO2排放和大气传输示意图，应用低成本仪器搭载到系留汽艇可成功观测其垂直廓线
Citation：
Zhongxiu BAO, Pengfei HAN, Ning ZENG, Di LIU, Qixiang CAI, Yinghong WANG, Guiqian TANG, Ke ZHENG & Bo YAO (2020): Observation and modeling of vertical carbon dioxide distribution in a heavily polluted suburban environment, Atmospheric and Oceanic Science Letters, 13(4), DOI: 10.1080/16742834.2020.1746627.
Link:
