觀天丈云在險(xiǎn)峰。
迎著寒潮，記者來到金華市武義縣的千米高峰大毛尖山，探訪全國首個(gè)大氣邊界層頂生態(tài)環(huán)境觀測站——中科院大氣邊界層頂生態(tài)環(huán)境上黃觀測站。
歷時(shí)三年，一群篳路藍(lán)縷的“摘星”人，肩挑背扛，將它建成投運(yùn)。在未來，它將“一覽眾山小”，在區(qū)域空氣質(zhì)量持續(xù)改善、碳達(dá)峰碳中和、空天環(huán)境安全等領(lǐng)域發(fā)揮具有全國影響力的戰(zhàn)略性功能。
上黃觀測站。 劉蘭忠 供圖
登頂大不易
6.6公里、318個(gè)彎
“爆胎了！”聽到隆隆的車輛異響，一車人就知道大事不妙。
這里距山頂不到3公里，海拔已上千米，冰雪隨處可見。想起上一次，我們就曾被路面結(jié)冰“勸返”，這是我們第二次上山。
上觀測站可真難！從武義縣城出發(fā)，驅(qū)車向南先到柳城畬族鎮(zhèn)，再到山里的上黃村，最后“盤”到海拔1128米的大毛尖山頂。即使天氣足夠好，這趟60多公里的旅程也要花費(fèi)近2.5小時(shí)。
車出了故障，可觀測站就在頭頂。我們一路小跑，用腳丈量這段開山之路。最后一個(gè)轉(zhuǎn)彎處，一面警示牌立在崖邊：“非監(jiān)測車輛嚴(yán)禁駛?cè)搿?。終于，我們到頂了。
上黃觀測站站長劉蘭忠站在路邊等我們走近：“你們一來就體驗(yàn)了一把我們的日常?！彼χf，從上黃村到山頂?shù)穆房偣?.6公里、318個(gè)彎，“這條路5月初才修通，我們叫‘蛇形路、水波面、蚯蚓溝’?！倍潭虄蓚€(gè)月，他的車跑了1.9萬多公里，這個(gè)月就爆了兩次胎。
來到觀測站的南面，一人多高的“上黃觀測站”五個(gè)大字豎立在側(cè)，一塊石碑刻著“天清氣潔 水秀山靈”，是揭牌當(dāng)天中國科學(xué)院院士曾慶存的題字。
登上山門，還需拾級而上?！斑@里有133級臺階，一步步向上象征著我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)水平不斷提升?！眲⑻m忠說。邁入院門，門楣上寫著“觀天門”，這也出自劉蘭忠的手筆：“觀測站既察看大氣，又測量云雨，所以北面叫‘丈云門’?！?/p>
什么是大氣邊界層？劉蘭忠告訴我們，它是指從地面到大約2000米高度間大氣湍流最劇烈的部分，它受大氣運(yùn)動、地形地貌、太陽輻射、污染排放等多因素影響，與人類活動息息相關(guān)，是大氣科學(xué)研究最重要的科研領(lǐng)域。
觀測站選址條件苛刻：海拔要在1000米—1500米的區(qū)間內(nèi)、方圓50公里范圍內(nèi)沒有污染源、氣流活動頻繁。
大毛尖山處于武義、遂昌、松陽三縣交界，周圍山高谷深，一天之內(nèi)氣流方向隨時(shí)轉(zhuǎn)變。“院里升起的旗幟很容易被風(fēng)刮壞，一個(gè)月就得換新。”他舉例說。這里向北輻射長三角、向南輻射珠三角，監(jiān)測數(shù)據(jù)具有代表性。
眼前三層樓高的站房占地400平方米，整個(gè)大院足有1900平方米。兩座避雷塔在站房前后守衛(wèi)，東側(cè)多功能室兼具避雷針、水塔、導(dǎo)航燈和“定海神針”的作用——向下打樁至21米深處，無論山體向哪處滑坡傾倒，它都能支撐或牽拉。
“別看現(xiàn)在這么平坦，我們第一次來勘址時(shí)，山頂連5個(gè)人都站不下。”他說，施工時(shí)將山頂足足削掉了7米，再用原土回填為平地。
走進(jìn)站房一層大廳，墻上掛滿了照片?！伴_荒時(shí)期”的幾張照片里，大家拿著鐵鍬，周邊的茅草長得比人高。其中一張，劉蘭忠蹲在野外臨時(shí)支起的大鐵鍋前，左手拿著一碗方便面。2019年11月開建起，他就經(jīng)常和專家學(xué)者，以及地方領(lǐng)導(dǎo)來看現(xiàn)場。路沒修通的前幾年，他們需要從上黃村后山徒步翻山，肩挑手提著儀器設(shè)備和建筑材料。
工程建設(shè)過程中，劉蘭忠的專業(yè)也起了作用。為了避免滑坡和水土流失，他主張保留山坡上的野生杜鵑，在山頂四周種上花卉果樹，春天有花、夏天有蔭、秋天有果；為了提高水資源調(diào)配能力，在站房所在的地下，建設(shè)一個(gè)20m3的蓄水池，即使在今年夏秋冬連旱之際，高山上用水依然寬裕。
上山難變上山美，“要把保護(hù)生態(tài)環(huán)境的理念貫徹到底。”劉蘭忠說。
地面設(shè)備已大體完成，上黃觀測站二期工程即將開工。他從手機(jī)中翻出一張規(guī)劃圖：“二期包括碳衛(wèi)星接收站、碳通量監(jiān)測塔、氣象雷達(dá)，兩期總建筑面積將達(dá)到4555平方米?！边@里將打造國內(nèi)首座“天地一體化”監(jiān)測科技園，從地表直通衛(wèi)星。
觀天欲何為
摸清大氣湍流能量結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)風(fēng)能和太陽能綜合利用
冒著大雨和冰凍，三位科研人員爬上站房的天臺，當(dāng)起了“維修工”。一臺氣溶膠質(zhì)譜設(shè)備的進(jìn)氣管路氣流受阻、出現(xiàn)異常波動，經(jīng)過3個(gè)多小時(shí)的調(diào)整才恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
天臺上安裝著觀測站的“眼睛”。劉蘭忠一一介紹：軌道平臺裝有自動氣象站、太陽光度計(jì)、雨滴譜儀等，配合大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)，就能“聽懂”空氣粒子和云霧的“交流”。他們還專門設(shè)計(jì)制造了“自動升降天窗”，極端天氣條件下，可以為科研人員出入樓頂、安全觀測提供保障。
“大氣湍流”就像奔騰不息的“水流”，蘊(yùn)含著無窮的動力，觀測站就是要摸清復(fù)雜山地中湍流的能量結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)風(fēng)能和太陽能的綜合利用。“大氣成分通量”如同“水流”中的“沙土枝葉、微量元素和水分子”，精確跟蹤就能了解大氣污染的空間分布、輸送態(tài)勢，為污染治理提供支持。目前，觀測站已經(jīng)和金華市生態(tài)環(huán)境局簽訂合作協(xié)議，具體指導(dǎo)金華市的空氣污染監(jiān)測治理。
扶著圍欄向下望，南門外稍低處還有氣象和大氣通量觀測區(qū)。高聳的大氣溫室氣體通量觀測塔，安裝著三維超聲風(fēng)速儀、高頻二氧化碳和水汽探頭等。觀測站的“手”和“腿”——9米高的5G通訊塔，負(fù)責(zé)將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到中科院大科學(xué)裝置和數(shù)據(jù)交換平臺，供科研人員做分析研究。
園區(qū)還鋪設(shè)了90塊光伏板，聯(lián)合山下的水電站和站房一層的新型儲能設(shè)備，共同接入觀測站的“心臟”——零碳配電房，為全站提供源源不斷的清潔能源，在外部電力中斷時(shí)，儲能還能為站里供應(yīng)一周的用電量。劉蘭忠說：“沒有穩(wěn)定的電壓就沒有穩(wěn)定的監(jiān)測數(shù)據(jù)，所以對電力的要求非常高?！?/p>
觀測站不僅和國網(wǎng)金華供電公司一起打造碳電全景示范園，還合作成立了“1.5℃碳電實(shí)驗(yàn)室”。劉蘭忠告訴我們，把大氣、氣象和電力數(shù)據(jù)結(jié)合起來，開發(fā)大數(shù)據(jù)應(yīng)用和創(chuàng)新低碳技術(shù)，可以為金華和浙江政企提供節(jié)能降碳的指導(dǎo)。
我們提及上山途中路遇的一片碳匯林，“武義碳匯林試驗(yàn)基地，是浙大、省林科院和我們聯(lián)合金華、武義開展的試驗(yàn)項(xiàng)目?！彼f，觀測站對溫室氣體進(jìn)行長期通量觀測，可以了解人工林吸收二氧化碳的能力及其地域差異和演變過程，支持生態(tài)修復(fù)效果和森林碳匯功能的評估。
“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)、美麗中國建設(shè)和雙碳目標(biāo)，我們都參與其中?！眲⑻m忠自豪地說。此外，由于高速飛行器都會經(jīng)過大氣邊界層，觀測站將重點(diǎn)建設(shè)我國東部沿海的“聲光電探針”，做到15分鐘時(shí)間分辨率、10—100米空間分辨率的快速探測，保障天空環(huán)境的安全。
我們跟著科研人員回到站房三層的實(shí)驗(yàn)室，兩側(cè)玻璃門內(nèi)，儀器設(shè)備正在運(yùn)轉(zhuǎn)。得益于恒溫恒濕、智能電網(wǎng)等十個(gè)智能系統(tǒng)的保護(hù)，它們感受不到外面的寒潮和風(fēng)雨，安然無恙地運(yùn)作試驗(yàn)和產(chǎn)出數(shù)據(jù)?！皟x器非常嬌貴，但是‘智慧大腦’經(jīng)受住了極端天氣的考驗(yàn)。”中科院大氣物理研究所博士后徐惟琦說。
據(jù)她介紹，這些儀器有的專注大氣中的顆粒物，解析它們的成分、結(jié)構(gòu)和來源；有的專門測量有機(jī)氣態(tài)樣本，能夠測定不同來源近百種氣體的濃度。而二樓的實(shí)驗(yàn)室是為人工試驗(yàn)準(zhǔn)備的，“空氣與水的沉降是一瞬間的事，必須就地做實(shí)驗(yàn)?！彼f。
為了不影響儀器的“判斷”，站房里有不少講究。比如木質(zhì)家具會產(chǎn)生甲醇等揮發(fā)性氣味，所有門和扶手都采用了不銹鋼和玻璃材質(zhì)；墻面的白色與往常略有不同，也采用了特殊的漆料。為了避免汽車尾氣和烹飪油煙影響，科研人員盡量坐一輛車上山，中午也只吃簡餐應(yīng)付。
群英聚集地
這里不僅博士云集，院士也是?？?/strong>
“這是我們自產(chǎn)的‘上黃袍’。”二樓會客室里，劉蘭忠給每個(gè)人倒上一杯茶。原來，在山坡上栽種的花卉果樹間，還有從武夷山帶來的一批茶樹，隨觀測站冠上了“上黃”的名字。
在主持上黃觀測站工作之前，劉蘭忠曾經(jīng)一手建設(shè)了武夷山大氣環(huán)境觀測站，并在那里工作20多年。“這里將產(chǎn)生全國和世界級的研究成果，所以我決定來武義，再次從零開始?！彼f。
從地質(zhì)調(diào)查、站房設(shè)計(jì)到資金管理，年逾花甲的劉蘭忠全程參與，還自掏腰包20多萬元?！安簧偃讼矚g回憶過去寫自傳，我想，這兩個(gè)觀測站就是我的自傳。”他笑說。
走廊上，大大小小的紙盒裝滿了零件，大家正在給儀器設(shè)備打包。“兩個(gè)月的課題研究剛結(jié)束，我們馬上回北京?！毙煳╃忉?，由于儀器怕震動，他們需要把每個(gè)零件拆卸下來、包上緩沖墊，開車近24小時(shí)從觀測站“門到門”帶回中科院。
這些科研人員都是有海外留學(xué)經(jīng)歷的名校博士生，徐惟琦就畢業(yè)于佐治亞理工學(xué)院。這里不僅博士云集，院士也是?？?。在揭牌儀式和幾次研討活動上，20多位國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的院士就在此齊聚一堂。
觀測站的順利運(yùn)行也離不開府院合作。揭牌儀式上，武義縣人民政府向中科院大氣物理研究所捐贈4550平方米土地和1102平方米房產(chǎn)，而此前6.6公里的盤山公路也是由武義縣交通運(yùn)輸局修建?，F(xiàn)場，省市相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，各級政府及生態(tài)環(huán)境部門將全力保障觀測運(yùn)行、支持后續(xù)規(guī)劃建設(shè)，與中科院做好基礎(chǔ)研究和科研項(xiàng)目的協(xié)同融合，促進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化。
天色將晚，劉蘭忠開車帶科研人員先行返回，站房里只剩下上黃村老支書王澤民。去年，經(jīng)常來村里開籌建會的劉蘭忠，與退休的王澤民相熟，便邀請他來觀測站負(fù)責(zé)后勤。每天早上6時(shí)多，王澤民步行一個(gè)多小時(shí)上山開門、澆花、清掃，晚上等科研團(tuán)隊(duì)離開后，再步行40多分鐘回村。
上黃村與上黃站頗有淵源，中國工程院院士王金南的家鄉(xiāng)就在這里。他一直關(guān)注浙江生態(tài)環(huán)境事業(yè)，曾在2017年為觀測站落地武義“牽線搭橋”。觀測站動工當(dāng)天，他給劉蘭忠發(fā)來慶賀詞：“觀測站通宇穹藍(lán)天在我呵護(hù)地球 古村落閱華歷美麗有你振興山村”。
海拔千米的上黃村曾因“江南布達(dá)拉宮”之稱火出圈，村里保留著120多棟傳統(tǒng)土夯房，如今只留下幾十位老人居住。眼下，中科院團(tuán)隊(duì)和浙大團(tuán)隊(duì)都選定了閑置房源，和上黃村簽約承租。等修繕完畢，這里將是他們的食宿落腳點(diǎn)和臨時(shí)的科研場所，這個(gè)高山村也將成為名副其實(shí)的“高學(xué)歷村”。
