上海立体温室气体监测网络

客户: 上海市环境监测中心

维萨拉解决方案: CARBOCAP® 二氧化碳传感器 GMP343

挑战： 为特大城市排放建模构建立体温室气体监测网
 

2021年，中国生态环境部启动了碳监测与评估试点项目，选择上海作为16个试点城市之一。

温室气体在城市中的动态分布并非在空间或高度上保持均匀，尤其在特大城市中更为显著。诸如大气混合和边界层变化等因素会影响地面与高空之间的二氧化碳浓度。缺乏垂直数据时，模型往往假设气体分布均匀，这会导致排放估算出现偏差，并且无法准确反映传输过程。

城市环境也增加了监测的复杂性。像上海这样的城市拥有多样化的排放源（交通、工业、居民供暖）、复杂的气流模式、城市地形以及建筑高度的异质性。在设计监测网络时，所有这些因素都需要被纳入考量。

自2022年起，上海市环境监测中心持续运行一个立体温室气体监测试点网络，具备捕获水平和垂直梯度观测数据的能力。该试点项目旨在弥补两个关键短板：一是获取二氧化碳垂直分布数据，以提升模型精度并深化对边界层动态的理解；二是构建更密集的观测网络，以提高空间分辨率。

方法： 部署中等精度分析仪以进行垂直廓线和网络密度监测

为满足这些需求，上海市环境监测中心选择了维萨拉CARBOCAP®二氧化碳传感器GMP343，因其在连续监测中具备高精度与可靠性。基于泵吸式的 GMP343 设计了一种中精度的温室气体分析仪，旨在实现具有成本效益的规模化部署与现场校准。

试点网络包括 12 台中精度温室气体分析仪，覆盖两个主要应用场景，体现了上海市环境监测中心 对未来应用的前瞻性规划：

• 垂直二氧化碳廓线（上海中心大厦）： 在632米高的上海中心大厦上，从约20米至约623米高度安装了9台分析仪，用于捕捉垂直二氧化碳梯度。自2022年8月持续运行以来，每年产生数百万条数据记录，为模型评估和反演提供了高价值的垂直约束。
• 增强观测密度（数据缺口填补）：为弥补原有高精度分析仪网络密度不足的缺陷，将另外3台分析仪部署于选定的通信塔上，有效填补了关键区域的数据缺口。

成果：一个具备成本效益且可扩展的立体网络，提供可操作的温室气体洞察

收集到的温室气体数据，使上海市环境监测中心能够开展全面的城市尺度趋势分析，据此深入解读排放的时空动态特征，并为大气模型提供了更精确的数据支撑

通过部署GMP343 传感器，建立了一套具备成本效益、可扩展的测量网络，能够生成高质量的立体二氧化碳分布数据。该部署显著提高了城市区域的观测密度，弥合了稀疏的参考级监测站与大规模大气建模对全面数据需求之间的关键差距。