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关键词：
人工曝气,垂直流湿地,动力学,模型
发表时间：
2012-08-24 10:24:45
瓦里关气相色谱法大气CO_2和CH_4在线观测数据处理分析
杜军林 | -> | 1381| 2| 694.481MB |瓦里关全球本底站,GC-FID,CO2,CH4,数据处理,质量控制
摘要:加强我国本底站温室气体数据资源的科学管理与共享，首先应保证观测全流程的标准化和规范化，确立数据处理和质量控制方法. 我国青海瓦里关全球本底站自1994 年开始了气相色谱-氢火焰离子化检测器法(GC-FID) 大气CO2和CH4在线观测，本文详细讨论了该系统原始资料采集、数据信息合并、时间序列检查、观测员级质量控制和专家级质量控制等流程. 利用局部近似回归法对大气CO2和CH4数据进行本底值筛分，获得CO2本底数据百分比约占有效数据的72% 、CH4占44% . 在线观测的CO2和CH4月平均浓度与同期瓶采样分析结果基本一致，相对偏差均在± 0. 5% 以内. 经流程化处理和质控的瓦里关大气CO2和CH4本底浓度变化资料已进入全球同化数据库(Globalview-CO2、Globalview-CH4) ，报送世界温室气体数据中心(WDCGG) 并应用于世界气象组织(WMO) 温室气体公报和联合国政府间气候变化专门委员会( IPCC) 评估.
近百年来，大气二氧化碳( CO2) 和甲烷( CH4)浓度持续增长，引起增强温室效应，导致全球气候变暖［1］. 自20 世纪50 年代末，各国开始利用固定站点CO2和CH4在线观测数据相继开展其时空分布、变化趋势和源汇状况的观测与研究. 全球大气温室气体观测网已收集整编了包括CO2
和CH4在内的多种温室气体观测数据. 自1995 年起，美国国家海洋与大气管理局-地球系统研究实验室(NOAA /ESRL)基于观测数据进行统计分析，开发了大气CO2和CH4全球同化数据产品［2，3］，即Globalview-CO2和Globalview-CH4 . 截至2008 年底，全球已有60 多个国家的近400 个站点向世界温室气体数据中心(WDCGG) 报送二氧化碳(193 个) 和甲烷(177 个)数据［4］，为系统研究温室气体浓度的动态变化规律、源汇机制等做出了重要贡献.
随着温室气体观测站点的增加，观测数据资料日益增多. 因观测仪器种类多、标校方式多样，各套系统数据分辨率和格式不尽相同，建立规范化的数据分析和处理流程非常必要. 本底站在线观测数据质量保证与质量控制(QA /QC) 以数据采集为开端，如何最大限度地减少资料丢失、充分保留各类与观测质量有关的操作和环境参数，并以最便于处理的形式记录和存贮，是数据采集和处理的基础和核心.温室气体在线观测资料通常需按照一定的标准进行筛选，经过多级质量控制标记，按照国际约定俗成的标识符对可疑数据做出标记，对于大量数据还需采用作图软件直观地显示，便于研究人员对数据进行科学的筛查和标识等，采用这些方法进行处理的温室气体数据已被广泛应用于科学研究中［5 ～ 9］. 因本底大气温室气体观测研究需捕捉其浓度的微小变
化，根据世界气象组织全球大气观测网( WMO /GAW) 对本底观测的质量目标要求，大气CO2和CH4
在不同实验室之间的分析结果偏差分别在± 0. 1 × 10 － 6 和± 2 × 10 － 9 内［10］;国内其他工作多侧重于通量测定，对分析的精度及质量目标较低;国际上其他站点虽已对大气CO2
和CH4浓度数据处理和质量控制及本底值筛分进行了研究，但大多只针对各站的特征［11，12］. 瓦里关站因其独特的地理位置、周边环境及空气团输送特征，大气CO2和CH4本底浓度显示出不同于其他站点变化特征［13］. 因此，结合诸多可能影响数据质量的因素对瓦里关大气CO2和CH4
数据系统、科学地处理、分析及筛选至关重要. 本研究综合从观测系统采样-分析-标校-数据采集过程的主客观影响因素，分析建立了瓦里关气相色谱法大气CO2和CH4在线观测数据处理和质量控制方法，利用局部近似回归法进行本底值筛分，并与瓶采样结果进行了对比分析.
和CH4在内的多种温室气体观测数据. 自1995 年起，美国国家海洋与大气管理局-地球系统研究实验室(NOAA /ESRL)基于观测数据进行统计分析，开发了大气CO2和CH4全球同化数据产品［2，3］，即Globalview-CO2和Globalview-CH4 . 截至2008 年底，全球已有60 多个国家的近400 个站点向世界温室气体数据中心(WDCGG) 报送二氧化碳(193 个) 和甲烷(177 个)数据［4］，为系统研究温室气体浓度的动态变化规律、源汇机制等做出了重要贡献.
随着温室气体观测站点的增加，观测数据资料日益增多. 因观测仪器种类多、标校方式多样，各套系统数据分辨率和格式不尽相同，建立规范化的数据分析和处理流程非常必要. 本底站在线观测数据质量保证与质量控制(QA /QC) 以数据采集为开端，如何最大限度地减少资料丢失、充分保留各类与观测质量有关的操作和环境参数，并以最便于处理的形式记录和存贮，是数据采集和处理的基础和核心.温室气体在线观测资料通常需按照一定的标准进行筛选，经过多级质量控制标记，按照国际约定俗成的标识符对可疑数据做出标记，对于大量数据还需采用作图软件直观地显示，便于研究人员对数据进行科学的筛查和标识等，采用这些方法进行处理的温室气体数据已被广泛应用于科学研究中［5 ～ 9］. 因本底大气温室气体观测研究需捕捉其浓度的微小变
化，根据世界气象组织全球大气观测网( WMO /GAW) 对本底观测的质量目标要求，大气CO2和CH4
在不同实验室之间的分析结果偏差分别在± 0. 1 × 10 － 6 和± 2 × 10 － 9 内［10］;国内其他工作多侧重于通量测定，对分析的精度及质量目标较低;国际上其他站点虽已对大气CO2
和CH4浓度数据处理和质量控制及本底值筛分进行了研究，但大多只针对各站的特征［11，12］. 瓦里关站因其独特的地理位置、周边环境及空气团输送特征，大气CO2和CH4本底浓度显示出不同于其他站点变化特征［13］. 因此，结合诸多可能影响数据质量的因素对瓦里关大气CO2和CH4
数据系统、科学地处理、分析及筛选至关重要. 本研究综合从观测系统采样-分析-标校-数据采集过程的主客观影响因素，分析建立了瓦里关气相色谱法大气CO2和CH4在线观测数据处理和质量控制方法，利用局部近似回归法进行本底值筛分，并与瓶采样结果进行了对比分析.
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