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国际计量委员会环境与气候变化战略分析

毕哲 宋小平 巢静波 林鸿 代彩红 郝小鹏 何龙标 刘皓然

毕哲,宋小平,巢静波,等. 国际计量委员会环境与气候变化战略分析[J]. 计量科学与技术,2023, 67(2): 3-12 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0253
引用本文: 毕哲,宋小平,巢静波,等. 国际计量委员会环境与气候变化战略分析[J]. 计量科学与技术,2023, 67(2): 3-12 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0253
BI Zhe, SONG Xiaoping, CHAO Jingbo, LIN Hong, DAI Caihong, HAO Xiaopeng, HE Longbiao, LIU Haoran. Strategy of International Committee for Weights and Measures on Climate Change and Environment[J]. Metrology Science and Technology, 2023, 67(2): 3-12. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0253
Citation: BI Zhe, SONG Xiaoping, CHAO Jingbo, LIN Hong, DAI Caihong, HAO Xiaopeng, HE Longbiao, LIU Haoran. Strategy of International Committee for Weights and Measures on Climate Change and Environment[J]. Metrology Science and Technology, 2023, 67(2): 3-12. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0253

国际计量委员会环境与气候变化战略分析

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0253
基金项目: 中央级公益性科研院所基本科研业务费(28-AKYZD2205-1)。
详细信息
    作者简介:

    毕哲(1984-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:环境计量,邮箱:bizh@nim.ac.cn

  • 中图分类号: TB99

Strategy of International Committee for Weights and Measures on Climate Change and Environment

  • 摘要: 气候变化与环境问题与联合国的可持续发展目标(SDG, Sustainable Development Goals)高度相关,其中关键气候变量测量(ECVs, Essential Climate Variables)和环境污染物协同毒性效应的研究需求为计量科学发展带来了全面挑战。为了应对挑战,国际计量委员会(CIPM)制定了2030发展战略与行动指南,旨在上述高关注度领域中加强计量基础科研与跨学科合作,提升计量科研支撑能力与政策影响力。各区域计量组织中,欧洲国家计量院协会(EURAMET)聚焦于欧洲气候与环境法规监测需求开展了系列研究工作,同时也参与了世界气象组织观测网中的测量与量传工作,该发展思路对我国计量发展路径选择具有较大参考意义。在当前我国积极推动“减污降碳高效协同增效”的发展背景下,计量领域应加强新污染物计量方法和在线校准方法研究,提升碳排放或污染物排放计量核算能力。通过对计量标准、环境基体标准物质、关键元器件和计量方法学综合研究,强化计量对国家气候与环境战略的支撑能力。为了达成上述目标,国家各级计量机构应加强部门合作以及国内外合作,推动高水平计量基础平台建设和社会共享机制建立,提升关键数据质量与政府决策服务能力。
  • 图  1  EURAMET气候变化与环境可持续发展规划[6]

    Figure  1.  EURAMET’s roadmap on climate and environment[6]

    表  1  气候变化关键参量[3]

    Table  1.   Essential climate variables[3]

    参量
    大气(包含土地、
    海洋和冰川上空)
    地表大气压力、大气温度、表面沉积、表面辐射清单、水蒸气(湿度)、近地表风速与风向。
    高空大气云种类与特征、地球辐照清单、温度、水蒸气、风速与风向。
    空气成分气溶胶特性、二氧化碳/甲烷与其他长寿命温室气体、臭氧、各种气溶胶与臭氧前驱物。
    海洋表层二氧化碳分压、洋流、海洋酸度、海色、浮游生物、海冰、海平面高、海况、表层海水盐度(SSS)、表层海水温度(SST)。
    次表层碳、洋流、营养元素、海水酸度、溶解氧、盐度、温度、示踪物、海洋热容量。
    陆地河流排放、水资源利用、地下水、湖泊、冰雪覆盖层、冰川与冰盖、永久冻土、反射率、土地覆盖、光合有效辐射吸收比例(FAPAR)、叶面积指数(LAI)、地表生物量、火干扰、土地碳、冰原。
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    表  2  2010~2021年EURAMET气候与环境领域科研项目[7]

    Table  2.   Research projects in the field of climate and environment by EURAMET from 2010 to 2021[7]

    年份研究重点
    2010(1)SO2、NO、NO2气体标准;(2)用于极低浓度污染物检测的“zero gas”;(3)建筑材料中VOCs释放;(4)用于NO2检测的石墨烯微型传感器。
    (1)凝结粒子计数器的可溯源性校准;(2)颗粒物排放计量发展;(3)低浓度铂族元素(PGE)分析;(4)汽车尾气中Hg的测量。
    (1)紫外光谱辐射计(QASUME)的改善;(2)便携式UV-LED辐射源用于仪器现场校准;(3)研制用于评估天空亮度分布的高光谱相机。
    (1)LAVRAS(广角摄像机系统)校准设施用于现场校准;(2)太空主辐射计辐射精度提高。
    (1)海水盐度测量;(2)海水pH可溯源计量;(3)电化学和光学溶解氧传感器的校准。
    (1)CO2、CH4、N2O温室气体的可溯源谱线数据;(2)开发基于改进的高分辨率可见中红外傅里叶变换光谱仪的中心光谱设备(CF)。
    (1)高空湿度、温度和风速传感器校准;(2)测量湿度的新仪器(便携式);(3)温度、压力和相对湿度同时测量传感器及现场校准。
    水环境中三丁基锡(TBT)、多溴二苯醚(PBDE)和多环芳烃(PAH)污染物检测及标准物质。
    (1)核电厂固体放射性废物评估;(2)样品放射性现场分析方法;(3)氚和C-14气体监测仪器新方法的可行性。
    2013(1)空气中汞校准系统;(2)确定鱼类中汞含量测定的程序;(3)大气中的痕量汞检测传感器。
    (1)合成“零”空气标准气体;(2)CO2、CO、N2O和卤代烃标准气体;(3)大气中CO和CO2测量的激光光谱仪器;(4)评价光学同位素分析样品中不同同位素丰度。
    (1)改进现有实验室低温太阳辐射计(CSAR)的性能;(2)开发便携式SI可溯源辐射计校准参考标准;(3)建立两个新的沙漠试验场;(4)海洋表面辐射度测量。
    (1)研究测绘核设施放射性的方法;(2)开发一种材料分离设施及废物包装温度监测系统;(3)开发放射性气体(氚或碳14)监测系统。
    (1)氨气标准气;(2)升级实验室的受控气氛测试设备(CATFAC);(3)研究氨和测量设备中材料间的相互作用。
    (1)开发VOC排放标准材料和原位制备气体混合物的技术;(2)空气监测系统的材料和涂层对VOC吸附特性;(3)便携式、低成本传感器用于VOC检测。
    开发并测试使用模拟污染过滤源进行空气放射性监测的仪器。
    (1)开发无线电探空仪器湿度校准室;(2)用于深海环境中温度传感器校准的高压测试设备;(3)设计程序以确认气象站使用的温度、压力和湿度仪器所进行校准的等效性。
    (1)网络监测站的臭氧测量生成新的参考数据集和不确定评估;(2)评估高分辨率阵列光谱辐射计系统测量大气中臭氧柱浓度的能力。
    (1)FTIR和TDLAS技术校准烟囱排放CO、NO、SO2、HCl、H2O的监测仪器;(2)开发计算流体动力学建模方法;(3)首次实现对排放监测社区绩效的准确评估。
    2015SO2测量方法。
    2016(1)HgCl2等氧化汞形态校准方法;(2)优化气态汞采样方法;(3)现场在线测量烟囱和空气中的汞形态。
    (1)测定气溶胶吸收系数的方法;(2)黑碳测量的可溯源性和校准机制。
    开发提高用于气候监测的地面网络(如WMO的宽带太阳辐射网络(BSRN)和探测中温带变化网络(NDMC)的SI溯源性的方法)。
    无人机测量空气中的放射浓度。
    (1)制定NO2静态和动态参考标准;(2)NO2标准品制备过程中主要杂质的分析方法。
    支持测量二氧化碳和一氧化二氮稳定同位素的方法和仪器。
    (1)PM10和PM2.5的可重复参考新方法;(2)颗粒物和金属主要成分分析方法;(3)定量空气中粒子组成的X射线分析技术。
    (1)开发HF、NH3、甲醛的测量方法;(2)小型燃烧源中SVOC、OGC、PAHs和PM的有效测量方法。
    (1)开发快速测量核场所材料放射性含量的方法;(2)开发新的废物包装自动测量系统;(3)开发放射性废物贮存库的(现场)测量系统和方法。
    (1)低活度浓度氡(222Rn)仪器的可溯源校准程序;(2)欧洲氡校准设备溯源性的验证,以及空气中氡浓度测定的校准和测量程序指南。
    2019(1)建立低水平氡活动浓度的可溯源测量方法;(2)开发现场可追踪的氡通量测量方法;(3)用新的氡活度浓度和氡通量的可追踪测量方法来验证当前的氡通量模型和清单。
    (1)大气辐射发光光学探测环境中阿尔法粒子发射器的新方法和仪器;(2)新型辐射发光探测器系统标定系统的研制。
    通过现场校准的特定方法,开发用于传播机载声学、水声和振动(地震)传感系统的可溯源性的设施和方法。
    (1)太阳和月球辐射计的现场校准;(2)地面测量与卫星数据联系起来的有效方法。
    (1)二氧化碳气体标准物质;(2)二氧化碳同位素比率测量;(3)甲烷气体标准物质;(4)野外二氧化碳和甲烷同位素比值测量的光谱方法。
    (1)开发气体化合物(含氧VOCs、萜烯、卤代VOCs)标准气;(2)评估气体化合物在线/离线原位分析测量方法。
    (1)评估发电站/城市范围内回收的温室气体清单的相关不确定性;(2)全面调整用于地球大气可追踪测量的卫星光谱仪以及新仪器和标准;(3)确定气体排放和自然碳汇的位置。
    (1)改进气溶胶测量方法和校准粒径光谱仪、自动花粉监测仪器;(2)开发用于不同环境条件下测量大气气溶胶粒子浓度的便携式仪器和软件。
    为便携式排放测量系统PEMS的三个关键组成部分制定新的标准和校准程序:NOx浓度、颗粒物数量(PN)和排气质量流量。
    2020开发释放VOCs的标准材料。
    2021(1)开发监测工业过程中产生和泄露二氧化碳的计量基础设施;(2)开发新的二氧化碳捕获、运输、利用和储存技术。
    (1)放射性污染物(如U、Np、Pu、Am)的质谱检测及标准物质研发;(2)稳定污染元素(如Li、B、Cr、Cd、Sb、Pb)检测溯源。
    (1)抗菌素耐药性关键指标的SI可溯源测量方法;(2)监测环境隔离室的抗菌素耐药性。
    食品和环境基质中的小尺寸微塑料(SMPs)和纳米塑料(NPs)进行识别、表征和定量的方法。
    (1)多尺度土壤湿度测量的计量溯源方法;(2)改进现有宇宙射线中子传感(CRNS)装置的计量溯源性;(3)建立多尺度土壤湿度监测系统。
    (1)健全氢供应链的计量基础设施;(2)开发和改进用于在线监测气体质量变化的关键杂质分析仪。
    (1)开发和表征CO2、NH3和CH4排放监测技术;(2)开发农场监测系统评估减排措施的效率。
    宇宙射线和太阳紫外线进行SI可溯源和同步测量。
    建立一个统一的欧洲监测框架,以稳定甲烷同位素比率。
    (1)开发内燃机用碳中性燃料(甲醇、氨或生物甲烷等替代燃料)的计量质量评估方法;(2)动态测量空气中的典型排放,如NO2、NO、H2O、NH3、CO2、SO2、CH4
    (1)开发无人空中探测系统和应急测定放射性污染物的方法;(2)开发全自动、人工智能控制的无人机,用于设施内部放射性污染物应急测量。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-10-28
  • 录用日期:  2022-11-10
  • 修回日期:  2023-02-21
  • 网络出版日期:  2023-03-02
  • 刊出日期:  2023-02-18

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