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“风云三号”卫星对雾霾的监测

2013年1月份,京津冀地区就出现了5次强霾污染,气象状况与往年相比有何异常?为什么会有这么多的灰霾天气?在观测中,是不是雾和霾的区分非常重要?2013年1月份是1947年以来,同期华北地区近地面风速为最低,近地层

2013年1月份,京津冀地区就出现了5次强霾污染,气象状况与往年相比大量增加了灰霾天气天数。

2013年1月份是1947年以来,同期华北地区近地面风速为最低,近地层大气层结为最稳定的,因此是霾发生比较多的一个重要原因。但是归根结底还是这些年大气污染累积明显,加上遇到特殊的气象条件,就容易造成霾污染高发。其实在霾发生期间,是很难区分出雾有多少,因为雾和霾通常是伴生的关系,只有大气中的污染物在静稳气象条件下,遇到足够的湿度才能够形成霾,因此雾和霾很难完全分离开来观测,目前气象行业标准对霾做了详细的定义,尤其是2013年1月以后又做了大量的修订工作。
 
利用“风云三号”气象卫星的臭氧探测仪的观测数据,利用紫外光波段的特性来开展对霾污染的监测。
 
通常卫星在监测气溶胶污染时是用可见光波段来开展气溶胶光学厚度的监测,但是可见光的观测仅限于晴空无云的条件下才能够获取气溶胶光学厚度的观测结果,雾霾发生期间通常伴随着大量的云和水汽,可见光仪器很难获取气溶胶光学厚度信息。而紫外吸收性气溶胶指数对云和水汽不敏感,只敏感大气中吸收性的气溶胶含量(如:矿物气溶胶和碳质气溶胶),而在霾发生期间,大气中的霾气溶胶含有约50%的碳质成分,因此利用紫外吸收性气溶胶指数可以很好的实现对霾的监测。

目前一方面国外的卫星数据满足不了高时效的监测需求,另外一方面国外能够监测雾霾的卫星仪器运行多年,探测器存在严重的损坏现象。“风云三号”气象卫星上的紫外波段的仪器当时设计是为了监测全球臭氧而设计的,在前几年国家科技部立项了一项沙尘监测的科技支撑计划,负责利用紫外波段对沙尘的敏感性,开发沙尘监测产品,因此积累的一定的基础。

而用紫外吸收性气溶胶指数产品监测霾,是从2013年1月10日开始的,面对京津冀地区特大雾霾污染,我们发现可见光的气溶胶光学厚度产品不能实现监测,于是开始使用紫外波段的吸收性气溶胶指数来开展监测,期间遇到的主要困难是利用星载紫外探测仪监测雾霾在国内尚无先例。此外雾霾粒子对紫外仪器来说是微弱信号,探测的难度较大。

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