地表与大气之间CO2及水热量诸要素的交换过程及其影响机制，一直是气象学、地理学、生态学、水文学等相关学科共同关注的前沿性研究课题。随着全球气候变暖及水资源紧缺等相关生态环境问题的日益严重，生态系统CO2和水热通量现已成为全球变化研究、生态系统水碳循环研究的核心内容。
由中科院地理科学与资源研究所孙晓敏研究员牵头的中科院仪器设备研制项目（2007-2010）取得了可喜的进展，该项目的大尺度CO2/H2O气体浓度观测系统于6月25日至28日在中科院禹城试验站成功进行了第一次野外试验。该创新研制的像元尺度的CO2/H2O气体分析仪，可以实现生态系统界面CO2/H2O气体浓度的多尺度原位野外观测能力，尤其是在大尺度开路式高精度CO2/H2O气体浓度观测方面，可望改变我国生态系统CO2/H2O观测研究完全依赖国外仪器的被动局面，填补国内该领域仪器和技术的空白。研制大尺度CO2/H2O气体分析仪，在国内外率先实现与传统观测尺度完全不同的生态系统CO2/H2O均值的测量技术和方法，为解决城市复杂下垫面条件下的CO2/H2O均值变化的观测研究提供了技术和方法。
特别在解决缺乏像元尺度CO2浓度的地面观测验证手段的技术瓶颈方面发挥作用，可以利用自主研发的观测仪器，在我国主要生态系统（自然、城市），建设像元尺度CO2地面观测系统，以实现：
在观测尺度上实现可以与CO2卫星观测对接的间接检验能力；
建立CO2卫星观测的可验证、可核查、可计量的地面观测与验证系统（图二）；
争取CO2卫星数据领域的话语权，减缓来自国际CO2卫星观测技术领先的压力。
目前该观测系统已经完成了样机的实验室工作，野外试验工作，课题组将按照项目的要求完成其他后续工作，争取在当前开展的全球变化项目得到应用。
图一 右侧为本研究的大尺度CO2/H2O气体浓度观测系统，左侧为进口的大尺度大气显热观测系统
图二 日本碳卫星的观测结果
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