政府間氣候變化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)（IPCC）在其2007年度的情況報(bào)告中報(bào)道說(shuō)：性的氣候變暖速度已經(jīng)明顯加快，的氣溫和水溫上的升趨勢(shì)非常明顯，南北地區(qū)的冰川和冰層一直在不斷的融化，海平面不斷提高。對(duì)于導(dǎo)致氣候變化的原因，一致的意見(jiàn)是：大氣層中的溫室氣體是大氣變暖的主要因素。 

太陽(yáng)不斷地在向地球發(fā)送著能量，根據(jù)能量平衡，地球也必須向太空發(fā)送同等的能量。但由于地球比太陽(yáng)的溫度要低的多，因此它對(duì)外輻射的能量波長(zhǎng)要比太陽(yáng)的長(zhǎng)，尤其是在紅外線波段內(nèi)的波長(zhǎng)。地球的大氣層隔絕了大部分熱能的散發(fā)，并把這些熱能反射到地球表面。這種現(xiàn)象被稱(chēng)之為溫室效應(yīng)；此外，人類(lèi)的活動(dòng)，尤其是古生物能源石油的消耗和大量森林資源的消耗，都大大地提高了溫室氣體在大氣層中的濃度。這樣一來(lái)，地球吸收的太陽(yáng)能越來(lái)越多，從而加強(qiáng)了溫室效應(yīng)，使得的氣候不斷變暖。

氣候變暖的現(xiàn)象已經(jīng)非常嚴(yán)重，探索相對(duì)應(yīng)的解決方案需要*的工程師和科學(xué)家們共同努力合作。而探索出來(lái)的zui終結(jié)果需要依靠原來(lái)一直沒(méi)有公布的、由成千上萬(wàn)分布在世界各地的檢測(cè)儀器提供的大量可靠數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析。

人們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)到氣候的變化對(duì)于地球上每一種生物的生存都是至關(guān)重要的，于是早就努力制定并尋找監(jiān)控和降低溫室氣體排放量的措施和技術(shù)方法。在1997年簽訂的京都議定書(shū)中，就制定了減少溫室氣體排放的計(jì)劃：到2012年時(shí)溫室氣體排放量應(yīng)減少到1990年的水平。京都議定書(shū)中規(guī)定的、被大氣環(huán)境委員會(huì)確認(rèn)的溫室氣體為：CO2、N2O、CH4、SF6（圖1）。

跟蹤并監(jiān)督溫室效應(yīng)氣體的實(shí)際排放是京都議定書(shū)的核心，如果不能直接測(cè)量實(shí)際溫室效應(yīng)氣體的排放，使用基于動(dòng)態(tài)的功率消耗來(lái)替代測(cè)量和計(jì)算也是很有效的方法。不管在哪種情況中，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的可用性和可靠性都隨著越來(lái)越多制度的實(shí)施和經(jīng)濟(jì)影響的產(chǎn)生而變得越來(lái)越重要。 

隨著政府和工業(yè)界在努力減少溫室效應(yīng)氣體的排放，科學(xué)界也在不斷努力以求更*地理解世界氣候、碳交換機(jī)理、生態(tài)互動(dòng)以及變暖的影響，并對(duì)它們進(jìn)行建模。像這些復(fù)雜的系統(tǒng)需要十分精細(xì)的模型和仿真、大量超級(jí)計(jì)算機(jī)資源以及盡可能的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。例如，嵌入式網(wǎng)絡(luò)傳感中心（CENS）的研究員正在使用NI CompactRIO硬件平臺(tái)研究多種生態(tài)系統(tǒng)中碳的動(dòng)態(tài)交換過(guò)程（圖2）。CO2的特性之一是它會(huì)增強(qiáng)溫室效應(yīng)，因?yàn)樗軌蛭占t外（IR）區(qū)域的光線。這種特性可以利用在包含紅外光源、光學(xué)濾波器和紅外探測(cè)器的光譜傳感器上。將濾波器調(diào)節(jié)到被CO2所吸收的紅外線波長(zhǎng)，紅外探測(cè)器輸出就與CO2濃度成比例。研究員能夠方便地將這個(gè)傳感器的模擬輸出連接到例如CompactRIO等數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電壓輸入或4~20 mA電流輸入。