大气CO2浓度时空分布研究现状及驱动因素分析

近年来，国内外研究学者分析不同的观测数据，对全球、局部以及区域尺度的大气CO2时空分布规律进行了研究。

全球尺度下，对大气中CO2浓度的长期观测是从GAW开始的。全球大气CO2浓度在对流层中部的分布具有明显的空间异质性。北半球的大气CO2浓度高于南半球，陆地高于海洋，形成高-低-高的空间分布格局[44]。高值区主要集中在30°N和70°N之间，低值中心是20°S和5°N之间的大西洋地区。根据对年平均数据的分析，大气中的二氧化碳浓度一直在稳步上升，纬度分布的一个明显特征是二氧化碳峰值位于5°N-10°N区域[45]。此外，全球大气中的二氧化碳浓度变化具有明显的月度和季节性变化，一般在4月或5月达到最大值，在8月或9月达到最小值[46]。在北半球，大气中的二氧化碳浓度在冬季最高，夏季最低，具有典型的季节性周期，但在南半球大气中的二氧化碳变化不具有季节性周期[47-48]。

区域尺度下，基于GOSAT、SCIAMACHY和GAW的数据，部分学者研究了中国近地表CO2的时空分布，大气CO2浓度分布相对集中，东西部差异明显，一般为东高西低，高值区主要分布在东部沿海地区。近地面CO2浓度的年际变化呈先下降后逐渐上升的趋势，当浓度达到最大值时又出现下降。从月平均数来看，7月浓度最低，4月浓度最高[49-52]。从以上可以看出，对流层大气CO2浓度数据与近地面CO2浓度数据之间存在差异。原因是对流层中部和对流层下部的大气CO2浓度在垂直方向上的混合需要一定的时间，导致AIRS观测的滞后[53]。

局地尺度下，许多学者根据其研究区域和研究内容建立了特定的二氧化碳观测设备。Gratani和Varone在罗马不同交通密度地区建立了大气二氧化碳观测站，观测结果表明，主城区的二氧化碳浓度高于公园，大气CO2浓度在早晨达到峰值[54]。Wang等人探索了西安城市大气CO2浓度变化的空间和季节模式，在城市和郊区建立了观测点，以获得满足需求的大气CO2观测数据。分析发现城市大气二氧化碳浓度普遍高于郊区，并且大气CO2浓度在冬季高于夏季[55]。其他研究还发现，城市中的交通、工业排放、人口密度等因素对大气CO2浓度的影响较大，同时城市绿化等因素也能够对大气CO2浓度产生一定的影响[56-58]。总体来说，不同尺度的大气CO2浓度研究都表明，大气CO2浓度具有明显的时空变化规律，并且受到多种因素的影响。对于未来的碳减排工作，需要综合考虑各种因素的影响，制定相应的措施。