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[科教] 天眼看地球:气象卫星这样监测雾和霾

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发表于 1-17-2017 08:47 AM | 显示全部楼层 |阅读模式

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2016年年末以来,雾和霾天气成为关注热点。

霾在卫星云图上看起来是怎样的?

气象卫星在雾和霾的监测和大气污染治理评估等方面有哪些应用?

带着好奇,记者近日采访了国家卫星气象中心遥感应用室副主任、京津冀及周边地区大气污染防治专家委员会专家张兴赢(下图左)。

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气象卫星被形象地称为“天眼”,指的是卫星在天上看地球时就和人的眼睛看到一样,卫星直接看到的霾的图像就是灰蒙蒙的一片,而云在卫星眼里就是白色的。

问:针对2016年年末华北黄淮地区出现的雾和霾影响面积,气象部门提供的数据是通过卫星监测到的吗?

答:是的,对于2016年12月16日至21日的雾和霾天气过程,2016年12月17日新闻媒体和电视上报道的雾霾覆盖约九分之一国土面积,就是我们风云气象卫星监测得到的101万平方公里,2016年12月18日监测到的面积是142.2平方公里。

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问:监测雾和霾的是什么样的气象卫星?霾在卫星云图上看起来是怎样的?和云有什么区别?卫星是如何判定霾的轻重呢?

答:目前我们监测雾和霾的气象卫星,用到了两类卫星,一类是极轨气象卫星,也就是太阳同步卫星或者叫低轨卫星,每天观测全球一次;另外一类是静止气象卫星,也就是地球同步卫星或者叫高轨卫星,可以每小时,或者每分钟,甚至可以秒级观测卫星正对的地球圆盘图,也就是三分之一个地球。

卫星除了像眼睛一样看到图像,还能像医生给人体做CT一样。

根据太阳光穿透大气层后被吸收或者散射削弱的信号,通过科技人员的解译,可以得到霾的轻重信息。我们为了让公众可以直观地看到,赋予不同轻重霾污染不同的颜色还有相应的数字信息,这样就可以便捷地分清霾的轻重了。

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问:雾和霾的厚度能通过卫星监测到吗?未来有没有可能通过卫星探测到霾的成分?

答:随着卫星探测手段的不断提升,目前我们可以利用卫星上搭载的主动激光雷达,可以获得云、雾和霾的高度信息以及含量信息。

未来将获取霾颗粒物中不同粒子的大小及主要化学成分的信息。


对于霾的成分,目前卫星只探测到覆盖的范围和轻重等级,还没有霾的化学成分信息,但在2017年我国将发射一颗高光谱观测卫星,预计5年后还会发射一颗专门的大气环境监测卫星,上面将搭载特殊的偏振和多角度的仪器,可以获取霾颗粒物中不同粒子的大小以及主要几类化学成分的信息,比如是硫酸盐型的颗粒物还是硝酸盐型的颗粒物等。

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问:卫星监测雾和霾的结果有什么用处?

答:主要有三个层面的应用,对于公众来说,卫星监测到的结果可以提供霾的覆盖面积、影响范围和输送扩散的信息。

对于专业研究来说,简单的卫星成像结果并不足以提供足够的信息量,更重要的是利用卫星对大气污染物的定量监测结果,卫星还具备对大气层进行CT检测的功能,可以获取大气中的气溶胶光学厚度,可以获得看不见摸不着的污染气体,比如二氧化氮、二氧化硫,而这些气体是形成霾颗粒物污染重要的前体物。

目前我们的大气污染预报精度还不够,很重要的原因是污染排放源清单的精度不够,而利用卫星资料的同化技术将可以改善源排放清单的估算,再结合气象条件预报,这样大气污染的预报结果会提高很多。

对于国家决策来说,借助卫星资料获得更准确的污染源排放清单,治理将更加有的放矢。另外可以利用卫星长期的观测结果来评估我国霾污染的程度和变化趋势,国家和地方政府尤其需要通过长期稳定的卫星探测资料,来了解大区污染控制措施实施后,究竟有没有效果,以及未来该如何开展治理,卫星资料可以提供非常有益的支撑。


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问:最近我国发射了风云四号卫星,那么这颗星业务运行之后,将对我国的天气气候监测预报水平有着怎样的提升?

答:风云四号卫星上面搭载了先进的静止轨道干涉式红外探测仪,这是目前全世界第一个在静止卫星上搭载的高光谱红外探测器,正式运行后,将可以高频次地获取天气监测和预报最重要的温湿度产品。

从通道数来看,先进的静止轨道辐射成像仪在风云二号卫星5个通道的基础上,增加到14个通道,包括可见光、近红外和红外通道等,可以挖掘到跟多的产品。

由于增加了可以看到气溶胶的通道,所以我们能够每15分钟看一次雾和霾的变化。

风云四号卫星上由于仪器数量和性能的大幅提升,将可以获取更多的观测产品,目前我们开发了34类监测产品,涉及天气、气候、资源、环境,其中环境包括大气环境、地表环境和海洋环境。

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风云四号卫星将在原来风云二号卫星基础上,在时间和空间分辨率上得到很大的提升,风云二号卫星空间分辨率是公里级的,时间分辨率是1小时观测一次,而风云四号卫星空间分辨率可以达到500米,时间分辨率提高到15分钟观测一次全圆盘图,甚至实现1分钟1次区域观测。对于快速多变的天气现象来说,可以提供非常重要的支撑,对天气预报和防灾减灾将会是量变到质变的过程。

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问:能见度、雾、霾的轻重究竟是什么关系?能见度越低霾污染越重吗?

答:不能等同。举个很简单的例子:假设北京大雾,自然能见度非常低,但是由于只是大雾,其中不含有污染颗粒物,这时候虽然能见度低,但实际上是没有霾的。反之,如果空气中的湿度很低,能见度还是可以的,但实际上空气中的颗粒物浓度可能已经很高了,这个时候虽然能见度还可以,但已是霾污染的状态了。

大家不要认为能见度还不错,就一定没有污染,需要留意每天的具体气象预报和观测数据。

同时,有时候由于大气于湿度不高,能见度尚可时,但是大气中已经存在较高浓度的颗粒物污染的情况却不少见。

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问:空气重污染预警和霾预警有什么区别?

答:目前大家看到的“重污染天气预警”是地方政府的重污染天气应急指挥部发布的,预警的依据主要是AQI指数,也就是大气中污染物的浓度,比如一旦发布红色预警,就要执行车辆限制、企业限产以及学生停课等。

而大家经常从电视以及媒体上天气预报中了解到的气象部门发布的是霾的预警,这个不同于环保部门发布的空气重污染预警,气象的霾预警分黄色、橙色和红色三级,主要是根据能见度、空气相对湿度以及颗粒物浓度这三个综合指标的科学判识来制定的,主要是考虑到公众的交通出行安全、生活安排以及个人健康的提示,是贴近百姓生活的服务预警,让大家平时生活出行做参考。

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发表于 1-17-2017 11:09 AM 来自美国米群网手机版 | 显示全部楼层
楼主PattyZhou帖子好赞~~~
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