作为地球大气中最主要的温室气体，二氧化碳的浓度随着人类活动的增加而逐年上升。截至2016年，全球大气二氧化碳本底浓度已超过百万分之四百，即400ppm，这一数据在工业革命以前为280ppm。

“虽然二氧化碳只是大气中的微量气体，仅占到0.04%，但它对气候的影响非常巨大。”国家重点研发计划“京津冀城市群高时空分辨率碳排放监测及应用示范”项目负责人、中科院大气物理所研究员曾宁告诉《中国科学报》。

工厂排放、土地利用方式的改变等人类活动排放出的二氧化碳会破坏地球生态系统碳源与碳汇的动态平衡。一旦平衡被打破，碳源过多，便会带来全球气候变暖、海平面上升等恶劣影响。

二氧化碳对气候所产生的影响已成为共识，不过曾宁却指出，目前并没有一个观测网络可以监测二氧化碳在京津冀这样重要地区的精确分布。

拥有这样的监测网络，可以详细了解二氧化碳由哪里产生，到哪里被吸收，从而清晰认识二氧化碳源汇的分布。曾宁表示，这一方面将为气候变化研究提供数据，另一方面也将碳源与碳汇区分开，对环境保护、二氧化碳减排都具有指导意义。

据介绍，该项目为了构建起二氧化碳的监测网络，通过碳卫星、气球、飞机以及地面机动车等监测手段，建立一个“天-地-空”高密度观测网络。

这其中城市群的二氧化碳浓度变化是曾宁团队关注的重点。近几年来，华盛顿、洛杉矶、巴黎等城市也刚刚开始对城市群二氧化碳浓度进行重点研究。曾宁团队的研究以京津冀这一超大城市集群为研究对象开展。

“京津冀地区，实际上是全球二氧化碳排放单位面积强度最高的地方之一。”曾宁说。

作为中国大气污染形势最严峻的区域之一，京津冀地区的自然状况和人为条件多种多样，碳监测系统建成后会有很高的示范代表性，并易于移植到其他城市群，如长三角、珠三角、四川盆地等。

对该城市集群的研究中，该团队以天、空、地立体综合观测作为资料基础，通过多源数据融合技术产生城市群高时空分辨率碳排放监测信息，进行溯源研究，并通过建立可视化监测与分析示范平台以及低碳评估指数体系作为应用出口。

不过，由于城市群要素复杂，且需要更为精细的数据，曾宁团队开发出了一种简单的小型仪器：微型化二氧化碳浓度观测仪系统。这种仪器可用于高密度布点，也可以搭载在机动车前，通过机动车行驶至不同路况，搜集不同情况下的二氧化碳浓度变化。

近日，大气物理所组织了首次强化监测，从北京大气物理所所在地出发，分别向天津、雄安、张家口等地往返行驶，并在北京市内穿梭，收集二氧化碳浓度数据。

出发前，科研人员将两个方形塑料盒子包裹的仪器，安装在机动车前，两个仪器同时收集数据，以免出现意外情况。

记者随科研人员从大气物理所出发前往雄安。一路上，科研人员驾车经过拥堵路段，并经过化工厂、居民区、耕地等不同路况。车载二氧化碳浓度测试仪器将收集的数据实时回传至后方系统中。

经过初步分析，科研人员对京津冀地区冬季二氧化碳浓度做出典型二氧化碳浓度时空差异巨大的判断。

市内和远郊差别达到上百个ppm，昼夜变化也可达到数十个ppm，甚至更高。

曾宁表示，二氧化碳浓度在各个尺度上都有变化，这项研究就是要“搞清楚它在空间时间上的变化”，未来希望将这一大气科学观测结果与碳清单结合，为节能减排第三方监测提供技术支持。