□ 汲曉奇

專家簡(jiǎn)介：

方雙喜，中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心研究員。兼任世界氣象組織全球溫室氣體綜合信息計(jì)劃成員、編寫(xiě)專家，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）國(guó)家溫室氣體清單編制方法學(xué)指南主要作者。他致力于溫室氣體及相關(guān)微量成分觀測(cè)研究多年，在溫室氣體測(cè)量新技術(shù)、新方法和新系統(tǒng)研發(fā)等方面做出了重要貢獻(xiàn)，承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及中國(guó)氣象局氣候變化專項(xiàng)等研究任務(wù)，相關(guān)成果服務(wù)于包括生態(tài)環(huán)境部等多個(gè)機(jī)構(gòu)，推動(dòng)了領(lǐng)域內(nèi)方法開(kāi)發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定，同時(shí)為國(guó)家決策提供了有效的科技支撐。

2019年伊始，在中國(guó)氣象局專題新聞發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，各大媒體持續(xù)發(fā)問(wèn)，對(duì)《2018年中國(guó)氣候公報(bào)》和《2017年中國(guó)溫室氣體公報(bào)》中的氣候變化原因、溫室氣體減排效果等表現(xiàn)出十足的關(guān)心。

身為溫室氣體觀測(cè)研究的主要發(fā)言人，中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心研究員方雙喜針對(duì)全球二氧化碳濃度上升緣由、我國(guó)自主碳衛(wèi)星觀測(cè)價(jià)值等問(wèn)題進(jìn)行了答疑。當(dāng)被問(wèn)及“溫室氣體探測(cè)在節(jié)能減排中有什么作用”時(shí)，他的回答簡(jiǎn)短卻不失力度：“中國(guó)氣象局積極參加應(yīng)對(duì)氣候變化工作。我們的數(shù)據(jù)對(duì)全球公開(kāi)，與大家共享。”

全球公開(kāi)、數(shù)據(jù)共享，像這樣的觀測(cè)公報(bào)，中國(guó)氣象局每年都會(huì)發(fā)布，實(shí)時(shí)跟進(jìn)大氣環(huán)境的狀態(tài)，并將最新的數(shù)據(jù)及分析成果向公眾分享。原因無(wú)他，因?yàn)檫@支科研隊(duì)伍是中國(guó)氣象研究的“國(guó)家隊(duì)”，是世界氣象組織在中國(guó)境內(nèi)觀測(cè)的唯一執(zhí)行機(jī)構(gòu)。以成果惠及社會(huì)，他們的研究為國(guó)家相關(guān)部門的決策提供了有效的科技支撐，指導(dǎo)了人類生產(chǎn)生活的有序發(fā)展。“我們的觀測(cè)方法、標(biāo)準(zhǔn)和流程與國(guó)際接軌，我們的數(shù)據(jù)包括精度都是國(guó)際認(rèn)可的。”在研究過(guò)程中，對(duì)于新方法和技術(shù)的創(chuàng)新，方雙喜表現(xiàn)得格外自豪。

深耕大氣觀測(cè)研究多年，他和其他科研人員一樣，雖嘴上說(shuō)著“感覺(jué)工作永遠(yuǎn)也忙不完”，但還是用大把的時(shí)間來(lái)填補(bǔ)科研攻關(guān)這個(gè)無(wú)底洞。想著是為國(guó)家服務(wù)，能夠推動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展，方雙喜沒(méi)有怨言，埋頭研究創(chuàng)造性的方法、技術(shù)及系統(tǒng)，用它們捕捉大氣最真實(shí)的“顏色”，為國(guó)內(nèi)氣象觀測(cè)領(lǐng)域再添濃墨重彩！

溫室氣體本底觀測(cè)——最大限度地“還原”大氣的本來(lái)面貌

大氣本底觀測(cè)，是涉及有關(guān)大氣化學(xué)組分及其物理特性檢測(cè)與研究的活動(dòng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在調(diào)查較少受人類活動(dòng)的影響下大氣各成分的濃度，所以一般而言，大氣本底觀測(cè)站也就在人類活動(dòng)和污染源相對(duì)較少的地區(qū)落腳。

從發(fā)展歷史來(lái)看，國(guó)外的大氣本底觀測(cè)興起于1950年前后，英國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家較早意識(shí)到大氣環(huán)境的變化，對(duì)其中的化學(xué)組分和物理特性等進(jìn)行了連續(xù)性的跟蹤記錄。1968年—1975年，大氣本底污染監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、全球環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等也在多個(gè)國(guó)際組織的支持下被先后建立，為全球及區(qū)域氣候變化、環(huán)境變化與預(yù)測(cè)留下寶貴的資料。而在我國(guó)，早期的大氣本底觀測(cè)從20世紀(jì)80年代起步，歷經(jīng)了幾代人幾十年的努力，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累和觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)制定等方面才取得較大的進(jìn)展。

起步晚，并且國(guó)內(nèi)大多沿用“自下而上”溫室氣體排放調(diào)研模式，因此在方雙喜看來(lái)，推動(dòng)本底觀測(cè)發(fā)展還有很長(zhǎng)的一段路要走。他認(rèn)為，本底觀測(cè)新方法和技術(shù)的開(kāi)發(fā)至關(guān)重要，是實(shí)現(xiàn)行業(yè)發(fā)展的必要途徑?！艾F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)的溫室氣體排放量是對(duì)不同行業(yè)排放情況調(diào)查后的估算，比如說(shuō)，調(diào)查一個(gè)火力電廠燒煤多少，大約排放多少溫室氣體，全國(guó)又有多少個(gè)這樣的火力電廠。這就造成了一個(gè)很明顯的問(wèn)題，去各行業(yè)調(diào)研需要的時(shí)間長(zhǎng)，人力和物力耗費(fèi)巨大?！狈诫p喜指出，本底觀測(cè)恰好能避免當(dāng)前面對(duì)的諸多問(wèn)題，通過(guò)精確地觀測(cè)大氣環(huán)境中二氧化碳、甲烷及氧化亞氮等，從而實(shí)時(shí)了解到它們大范圍的、均勻的濃度變化，進(jìn)而估算出各類溫室氣體的排放情況。當(dāng)然，本底觀測(cè)也面對(duì)諸多問(wèn)題，需要不斷努力去突破。

中國(guó)氣象局自20世紀(jì)90年代開(kāi)始，首先在青海瓦里關(guān)站開(kāi)展溫室氣體觀測(cè)，后陸續(xù)在北京上甸子、浙江臨安、黑龍江龍鳳山、云南香格里拉、湖北金沙和新疆阿克達(dá)拉6個(gè)區(qū)域大氣本底觀測(cè)站開(kāi)展溫室氣體的聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)，分別代表京津冀、長(zhǎng)三角、東北平原、云貴高原、江漢平原和北疆地區(qū)的大氣本底特征。幾十年的發(fā)展間，如今中國(guó)氣象局的4個(gè)大氣本底站已經(jīng)被列入世界氣象組織全球大氣觀測(cè)計(jì)劃，按照嚴(yán)格的觀測(cè)規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展觀測(cè)?！扒嗪Ｍ呃镪P(guān)站作為世界氣象組織全球大氣觀測(cè)計(jì)劃的31個(gè)全球大氣本底觀測(cè)站之一，也是目前歐亞大陸腹地唯一的大陸型全球本底站，它的觀測(cè)資料已進(jìn)入溫室氣體世界數(shù)據(jù)中心和全球數(shù)據(jù)庫(kù)，用于全球溫室氣體公報(bào)，并用于世界氣象組織、聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署、聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)等的多項(xiàng)科學(xué)評(píng)估?！?/p>

與此同時(shí)，正是在國(guó)內(nèi)溫室氣體聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)逐漸成形的時(shí)期，方雙喜也完成了從武漢大學(xué)環(huán)境科學(xué)系到中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，再到中國(guó)氣象科學(xué)研究院的各個(gè)學(xué)習(xí)及研究階段，由基礎(chǔ)的夯實(shí)到獨(dú)當(dāng)一面開(kāi)展研究工作。后來(lái)，因?yàn)楣ぷ髡{(diào)動(dòng)，他正式加入中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心，將前期開(kāi)展的溫室氣體觀測(cè)進(jìn)行了更為深入、系統(tǒng)的研究。

他說(shuō)，本底觀測(cè)對(duì)方法、技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的要求更為嚴(yán)苛，需要感應(yīng)到大氣環(huán)境微小的變化。因此很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，方雙喜不僅要持續(xù)觀測(cè)，摸清國(guó)內(nèi)溫室氣體各成分濃度變化數(shù)據(jù)及發(fā)展趨勢(shì)，還需要不斷革新溫室氣體本底觀測(cè)的方法和技術(shù)，以達(dá)到更精準(zhǔn)的觀測(cè)目的。

團(tuán)隊(duì)與外國(guó)專家合作交流

主動(dòng)“摸清家底”——在評(píng)估我國(guó)履行國(guó)際協(xié)定及開(kāi)展國(guó)際談判中掌握話語(yǔ)權(quán)

在交談中，方雙喜不止一次提到“摸清家底”的重要性。那么究竟什么是“摸清家底”呢？

對(duì)溫室氣體本底觀測(cè)來(lái)講，需要摸清的是全國(guó)范圍內(nèi)二氧化碳、甲烷及氧化亞氮等溫室氣體的濃度變化情況，并將觀測(cè)獲得的第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料進(jìn)行分析、整合、匯總。這些帶有明顯實(shí)效性和地域特征的信息，不但可以服務(wù)于我國(guó)碳源匯認(rèn)識(shí)，還能服務(wù)于我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)。“以前都是國(guó)外專家搜集我國(guó)濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)，人家說(shuō)什么就是什么，這讓我們國(guó)家在國(guó)際談判過(guò)程中很被動(dòng)。現(xiàn)在把‘家底摸清’，我們有了自己的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為參考。”方雙喜說(shuō)，觀測(cè)的目的是為了獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)最終要為國(guó)家決策或外交提供支撐，在國(guó)際談判中發(fā)揮作用，提升我國(guó)的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。

以氫氣為例，在世界不斷推廣新能源的當(dāng)下，它在大氣環(huán)境中的增長(zhǎng)尤為急劇。“氫氣是大氣中僅次于甲烷的還原性氣體，雖然不是直接的溫室氣體，但在大氣中可大量消耗OH自由基，導(dǎo)致大氣甲烷這一重要溫室氣體的壽命增長(zhǎng)，因而被認(rèn)為是一種重要的間接溫室氣體?！狈诫p喜解釋說(shuō)。而在世界相關(guān)國(guó)家先后簽約《蒙特利爾議定書(shū)》和《京都議定書(shū)》后，限制或減少二氧化碳、甲烷和鹵代物等溫室氣體就被各國(guó)列入發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中。這也就意味著，作為清潔能源的氫氣，倘若使用起來(lái)毫無(wú)節(jié)制，甚至出現(xiàn)政策性刺激排放等情況，十分危險(xiǎn)。

“雖然氫氣能源的使用能大量減少因化石燃料燃燒導(dǎo)致的溫室氣體等的排放，但由于泄漏及不完全燃燒等原因，大量氫氣也會(huì)排放到大氣中，可間接增加大氣中甲烷總量，在平流層中，過(guò)量氫氣氧化成的水蒸氣可改變平流層溫度以及臭氧反應(yīng)平衡。因此，大氣中過(guò)多的氫氣勢(shì)必會(huì)影響全球大氣光化學(xué)過(guò)程，甚至可能導(dǎo)致全球生態(tài)環(huán)境等的重大變化。”方雙喜表示。

于是，在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外氫氣濃度觀測(cè)發(fā)展?fàn)顩r時(shí)，方雙喜帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以已有的氣相色譜分析系統(tǒng)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)新的技術(shù)和方法，優(yōu)化流程、擴(kuò)展分析內(nèi)容等，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)多個(gè)本底觀測(cè)站氫氣濃度的高質(zhì)量分析。其中，基于研發(fā)的氫氣濃度高精度分析系統(tǒng)，已經(jīng)獲得規(guī)范化的標(biāo)氣設(shè)置、運(yùn)行方法和流程，精度甚至比國(guó)際同類系統(tǒng)更高。與此同時(shí)，在獲得觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，他們還深入研究我國(guó)7個(gè)本底區(qū)域大氣氫氣濃度特征和變化趨勢(shì)等內(nèi)容，探明區(qū)域人為因素和自然因素對(duì)觀測(cè)的氫氣濃度的影響，進(jìn)而為評(píng)估我國(guó)溫室氣體源匯動(dòng)態(tài)變化提供了科學(xué)依據(jù)，填補(bǔ)我國(guó)在這一方面的觀測(cè)研究空白。

除此之外，在進(jìn)行氧化亞氮的觀測(cè)研究中，方雙喜考慮到它的特性及各種人為或自然影響因素，結(jié)合國(guó)際經(jīng)驗(yàn)與國(guó)內(nèi)領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)態(tài)，針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有4個(gè)國(guó)家級(jí)本底站（青海瓦里關(guān)、浙江臨安、北京上甸子、黑龍江龍鳳山）的大氣氧化亞氮觀測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理流程和質(zhì)量控制方法創(chuàng)新，取得了一系列高精度、高準(zhǔn)確度、可與國(guó)際媲美的本底大氣氧化亞氮觀測(cè)資料。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)雖然有一些氧化亞氮在線觀測(cè)方面的研究，但是主要集中在污染區(qū)域或者通量觀測(cè)，而我國(guó)本底區(qū)域大氣氧化亞氮濃度長(zhǎng)期觀測(cè)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。同時(shí)，方雙喜指出：“即便在本底區(qū)域，溫室氣體觀測(cè)濃度其實(shí)也不能百分百代表實(shí)際情況或者大氣混合均勻的情況。比如說(shuō)，當(dāng)你正在觀測(cè)的時(shí)候，有車輛經(jīng)過(guò)或者附近有焚燒，這時(shí)候的數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確。我們就需要將數(shù)據(jù)標(biāo)記、處理結(jié)合，排除季節(jié)、區(qū)域位置及突發(fā)性不確定因素造成的影響，做到有效地選取、篩分?！?/p>

集成開(kāi)發(fā)的高精度氫氣觀測(cè)系統(tǒng)

因此，選取已被納入世界氣象組織世界全球大氣觀測(cè)計(jì)劃的4個(gè)國(guó)內(nèi)本底站，即海瓦里關(guān)、浙江臨安、北京上甸子和黑龍江龍鳳山本底站，方雙喜帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以國(guó)家級(jí)本底站現(xiàn)有氣相色譜法大氣氧化亞氮觀測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合雙層梯度觀測(cè)、地面風(fēng)局地影響等手段，深入研究了氧化亞氮濃度變化特征異同點(diǎn)和影響因素?！拔覀兊哪康牡谝徊绞翘岢龊线m的數(shù)據(jù)處理方法流程，第二步是要認(rèn)識(shí)國(guó)家本底站的氧化亞氮變化趨勢(shì)，結(jié)合人為排放、環(huán)境輸送等情況，從定性的關(guān)系來(lái)分析它們與濃度變化的關(guān)系……”方雙喜對(duì)每一步的工作了然于心。他們旨在初步探明本底站觀測(cè)成果反映的全球和區(qū)域代表性，為在我國(guó)開(kāi)展大氣氧化亞氮源匯機(jī)制研究提供經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

深耕大氣研究多年，方雙喜對(duì)自己的專業(yè)滿懷熱愛(ài)。

創(chuàng)新煥發(fā)科研活力——溫室氣體觀測(cè)方法、技術(shù)及系統(tǒng)的躍升

1992年，我國(guó)首個(gè)溫室氣體本底觀測(cè)站在青海瓦里關(guān)山建成。當(dāng)時(shí)，不論是系統(tǒng)的安裝還是觀測(cè)用到的方法，都是“舶來(lái)品”，要依靠國(guó)外專家的“手把手”指導(dǎo)。之后，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)雖然逐步建立完善的溫室氣體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、管理體系，但絕大多數(shù)溫室氣體高精度探測(cè)裝備長(zhǎng)期依賴于進(jìn)口?，F(xiàn)有自主溫室氣體測(cè)量技術(shù)和設(shè)備效率、精度，無(wú)法滿足評(píng)估碳減排的迫切需求。

區(qū)域間的大氣環(huán)境存在差異，國(guó)際間的大氣環(huán)境差異則更為明顯。方雙喜表示，由于這種差異，必須針對(duì)我國(guó)的實(shí)際情況進(jìn)行適應(yīng)性開(kāi)發(fā)?！皾舛炔灰粯樱^測(cè)要求和指標(biāo)也就不一樣。另外從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)說(shuō)，進(jìn)口設(shè)備的價(jià)格高昂，同時(shí)還得考慮運(yùn)行維護(hù)的成本等?！币虼?，從投身工作到2011年，方雙喜做得最多的事情就是觀測(cè)方法、技術(shù)和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有的技術(shù)突破，從有到新的變革發(fā)展。

埋頭鉆研，他一手建立起多個(gè)創(chuàng)新型的溫室氣體本底觀測(cè)系統(tǒng)。其中印象最深刻的當(dāng)屬在青海地區(qū)海拔4000米的高原上。作為設(shè)備的主要開(kāi)發(fā)人，方雙喜到觀測(cè)站現(xiàn)場(chǎng)親自架構(gòu)、調(diào)試系統(tǒng)，整整40天，因?yàn)楦咴磻?yīng)睡不著覺(jué)、洗不了澡?！澳菚r(shí)候，方圓幾十里沒(méi)有人煙，做飯都得靠自己。青海當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)值班人員兩個(gè)人一班崗，每隔10天換一次，我最高興的就是看著汽車遠(yuǎn)遠(yuǎn)地開(kāi)過(guò)來(lái)，送走兩個(gè)人，再聽(tīng)聽(tīng)新來(lái)的講點(diǎn)兒新鮮事?！狈诫p喜回憶道。

他基于多目標(biāo)溫室氣體測(cè)量技術(shù)搭建的系統(tǒng)不容小覷。除了安裝成本和運(yùn)行成本都相對(duì)較低，對(duì)比國(guó)外產(chǎn)品的單項(xiàng)濃度觀測(cè)，它可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳、甲烷等多個(gè)氣體濃度觀測(cè)。盡管過(guò)程艱辛，甚至有人不理解，問(wèn)方雙喜“你一個(gè)博士生畢業(yè)，干嘛天天弄這種東西受罪”，他還是選擇堅(jiān)持下來(lái)。在他看來(lái)，國(guó)內(nèi)氣象觀測(cè)領(lǐng)域研究需要有人來(lái)做，圍繞國(guó)家需求解決問(wèn)題、提供服務(wù)?！盁o(wú)論有沒(méi)有項(xiàng)目支持，我都會(huì)去做?！?/p>

方雙喜這樣說(shuō)的，也確實(shí)這樣做了。他最早跟著導(dǎo)師學(xué)東西，再結(jié)合一些國(guó)際上的經(jīng)驗(yàn)和本土科研人員的調(diào)研數(shù)據(jù)，花了幾年時(shí)間用來(lái)琢磨新方法、新技術(shù)。任何一項(xiàng)創(chuàng)新性的理論和方法研究都需要時(shí)間，于是在近6年的磨礪當(dāng)中，沒(méi)項(xiàng)目資金支持還鮮有論文發(fā)表，方雙喜只能咬牙挺著?！皬牧愠霭l(fā)，確實(shí)有很多困難要突破，再加上國(guó)內(nèi)溫室氣體觀測(cè)方法研究沒(méi)有借鑒，就自己一步步地摸索?！?/p>

近年來(lái)，方雙喜研發(fā)的技術(shù)方法和系統(tǒng)不斷獲得新突破，同時(shí)他還參與了多項(xiàng)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，為大氣觀測(cè)分析方法、數(shù)據(jù)處理流程等樹(shù)立下領(lǐng)域標(biāo)桿。他先后投入到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等研究之中，在觀測(cè)主機(jī)系統(tǒng)、樣品前后處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)質(zhì)控處理系統(tǒng)等層面開(kāi)展創(chuàng)新性工作，促進(jìn)了本土溫室氣體觀測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)的更快、更好發(fā)展。由他領(lǐng)銜團(tuán)隊(duì)集成的溫室氣體本底觀測(cè)系統(tǒng)，被國(guó)家生態(tài)環(huán)境部、國(guó)家海洋局等多個(gè)單位機(jī)構(gòu)引進(jìn)使用。研究成果備受肯定，方雙喜說(shuō)，這是他一直以來(lái)最期盼的?！叭绻囊惶煳彝诵萘耍蚁Ｍ?，提到中國(guó)氣象局溫室氣體觀測(cè)這一塊工作，人家能想到方雙喜這個(gè)人。這就是對(duì)我工作最大的認(rèn)可?！?/p>

目前，方雙喜仍舊將工作重心放在開(kāi)展大氣本底觀測(cè)上。除了針對(duì)高效系統(tǒng)的研發(fā)，他還積極嘗試新方法，利用采樣器搭載氣球裝置進(jìn)行溫室氣體廓線直接采樣觀測(cè)，為我國(guó)碳衛(wèi)星遙感提供直接觀測(cè)數(shù)據(jù)校驗(yàn)。他表示，國(guó)家減排和綠色發(fā)展任重而道遠(yuǎn)，科學(xué)還是為國(guó)家決策服務(wù)的，“國(guó)家既然把擔(dān)子交給了我們，我們就要盡最大努力，義無(wú)反顧地提供科技支撐和有價(jià)值的服務(wù)”。