Picarro G2401——利用后向轨迹模型估计北极大气温室气体的空间分布

观测地点（别雷岛）位于俄罗斯亚马尔半岛以北5至10公里的喀拉海，于2016年至2017年夏季进行，测量站点建设在西北海岸（73.32°N, 70.05°E）。

大气二氧化碳和甲烷的浓度测量使用Picarro G2401温室气体分析仪，该系统能够在连续无人值守的条件下进行高精度监测。根据工厂报告来看，Picarro G2401对二氧化碳和甲烷的测量精度分别为50ppb和1ppb（1σ，5秒测量平均）。在不使用参考气体的1个月内，最大漂移量为二氧化碳不超过500ppb，甲烷不超过3ppb。基于其低漂移和低校准频率的需求，该系统非常适应远程连续测量。

使用HYSPLIT4软件计算了不同月份下测量的4天后向轨迹（图1）。可以看出，气流的模式在每年和每月都有显著的变化。在2016年7月和2017年8月，都观测到了西西伯利亚中纬度地区的气团入侵。除2017年7月外，在其它月份，来自北极地区的气团都到达了别雷岛。

在模拟的不同区域，有许多高甲烷浓度的“点”是意料之外的，这种镶嵌分布的形成可能与长距离的气体传输和海面可能的排放有关。因为来自海洋的甲烷的一个强大来源是海底永久冻土层和大陆架水合物，它们在该地区的分布也不均匀。此外，2016年夏季在俄罗斯北极地区观测到的温度异常可能是2016年海面以上温室气体空间分布差异更大的原因。对2016年和2017年的平均有效场的比较表明，2017年的二氧化碳和甲烷浓度相对于2016年均有所增加。

在这项研究中，我们证明了基于监测点现场测量和空气颗粒物轨迹来评估大气组分平均浓度场的可能性。模拟的甲烷和二氧化碳浓度场的情况如下。

二氧化碳在整个大陆的浓度较低，随着远离海岸线而升高，甲烷浓度分布则相反。根据计算结果，得到了模拟区域内海面上甲烷浓度空间分布较高的镶嵌模式。2017年，两种温室气体（二氧化碳和甲烷）的大气浓度相对于2016年都有所增加。