河北省空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測和發(fā)布系統(tǒng)的圖示，華北的空氣質(zhì)量觸目驚心
12月20日前后我國華北地區(qū)迎來了持續(xù)多日的重度霧霾，人們對(duì)嚴(yán)重影響日常生活和身心健康的霧霾深惡痛絕，但由于各自利益影響，各路專家媒體對(duì)霧霾的成因眾說紛紜，那么有沒有什么直觀的辦法顯示霧霾的產(chǎn)生和變化，無可辯駁的找出霧霾的來源呢？高高在上的衛(wèi)星已經(jīng)為我們提供了這樣的可能。
國內(nèi)各方利益不同對(duì)霧霾成因終眾說紛紜，而美國研究表明使用衛(wèi)星可以有效監(jiān)測氣溶膠
說起霧霾，我們常常提到PM2.5和PM10等指標(biāo)，它們指霧霾微粒的尺寸標(biāo)準(zhǔn)。大氣中懸浮的顆粒物又叫氣溶膠，是以液態(tài)或固態(tài)形式懸浮在空氣中的微粒，煙、霧、霾都是氣溶膠的具體表現(xiàn)。早在20世紀(jì)80年代中期，美國就用NOAA氣象衛(wèi)星的可見光通道對(duì)海洋上空的氣溶膠進(jìn)行反演，后來又開始研究陸地上空的氣溶膠。衛(wèi)星遙感可以彌補(bǔ)地基觀測站空間分布不均的問題，但也有分辨率不足的弱點(diǎn)，隨著衛(wèi)星遙感載荷性能的提高，尤其是高性能靜止軌道氣象衛(wèi)星的出現(xiàn)，遙感衛(wèi)星對(duì)于監(jiān)測氣溶膠尤其是霧霾的產(chǎn)生和演化，具有越來越重要的作用。
我國發(fā)射的新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號(hào)，也具備監(jiān)測霧霾的能力
12月11日我國發(fā)射了風(fēng)云四號(hào)A衛(wèi)星，12月17日17點(diǎn)39分，風(fēng)云四號(hào)01星成功定點(diǎn)于東經(jīng)99.5度的赤道上空，開始工作測試。風(fēng)云四號(hào)是我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星的首顆衛(wèi)星。對(duì)比老一代使用東方紅二號(hào)平臺(tái)的風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星，風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星使用了上海八院專門研制的SAST5000平臺(tái)，不僅質(zhì)量增加到5.4噸，而且載荷性能有了前所未有的提高。風(fēng)云四號(hào)A衛(wèi)星攜帶了多通道掃描成像輻射計(jì)（AGRI）、干涉式大氣垂直探測儀和微波探測儀（GIIRS）以及閃電探測儀（LMI）等設(shè)備。風(fēng)云四號(hào)掃描成像儀和歐美氣象衛(wèi)星的同等載荷基本相當(dāng)，它擁有14個(gè)觀測通道，覆蓋了從可見光到紅外等波段，其中可見光波段的最高分辨率可達(dá)500米，紅外波段為2-4千米。高分四號(hào)衛(wèi)星利用高性能的掃描成像儀，可以反演出大氣氣溶膠的光學(xué)厚度，為我國霧霾的監(jiān)測和防控提供參考依據(jù)。
風(fēng)云四號(hào)使用多通道掃描成像輻射計(jì)，可以高頻次的觀測地表，反演推算出氣溶膠光學(xué)厚度
風(fēng)云四號(hào)在靜止軌道工作，對(duì)監(jiān)測霧霾具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。對(duì)于地球低軌道比如幾百千米高度的風(fēng)云三號(hào)系列來說，它不僅觀測區(qū)域有限，下一次飛到同一個(gè)地區(qū)上空的間隔時(shí)間，也就是所謂的重訪周期很長，對(duì)霧霾觀測時(shí)效性不足，而高分四號(hào)相對(duì)地球靜止，可以對(duì)需要監(jiān)測的區(qū)域進(jìn)行高頻次的觀測，更有效地監(jiān)測霧霾的時(shí)空變化和氣溶膠的濃度變化。高分四號(hào)掃描成像儀的全圓盤觀測時(shí)間周期為15分鐘，對(duì)2500千米X2500千米大小的特定區(qū)域觀測時(shí)間更是可以縮短到3分鐘?？鋸埿┱f，如果特意用于霧霾監(jiān)測的話，我們完全可以每隔3分鐘拍攝一次中國東部地區(qū)，觀測反演出氣溶膠的光學(xué)厚度，通過持續(xù)觀測和疊加做出一個(gè)雖然不算實(shí)時(shí)，但仍然栩栩如生的霧霾產(chǎn)生、積累、擴(kuò)散到最后消失的動(dòng)畫。在這樣橫縱數(shù)千千米范圍內(nèi)霧霾的變化動(dòng)畫面前，霧霾主要在哪里產(chǎn)生、向哪里擴(kuò)散都將一目了然，根本沒法用個(gè)人的觀察更不要說言辭上的胡攪蠻纏來扯皮，我們對(duì)霧霾的監(jiān)測也將達(dá)到一個(gè)更高的水平。
卡梅隆網(wǎng)站上21日晚一氧化碳（COsc）濃度圖，和霧霾有很大重合，用風(fēng)云四的數(shù)據(jù)完全可以做出更及時(shí)準(zhǔn)確的畫面
事實(shí)上這樣的想法并不是閉門造車的空想，美國出生現(xiàn)居住于日本的Cameron Beccario制作了一個(gè)十分直觀的可視化全球大氣和海洋環(huán)流網(wǎng)站：Earth.nullschool.net。它從美國國家海洋大氣局獲取天氣數(shù)據(jù)，從美國地球和空間研究機(jī)構(gòu)（ESR）獲取洋流數(shù)據(jù)，都是每三小時(shí)更新一次，全球風(fēng)場和洋流的動(dòng)態(tài)畫面盡收眼底。這個(gè)網(wǎng)站還從美國航天局戈達(dá)德中心的全球模式和同化辦公室(GMAO)獲取大氣中化學(xué)氣體和微粒的數(shù)據(jù)，可以為我們形象的展示大氣污染物的濃度和變化趨勢。毫無疑問，利用風(fēng)云四號(hào)靜止軌道氣象衛(wèi)星進(jìn)行觀測反演氣溶膠光學(xué)厚度，我們可以實(shí)現(xiàn)更新頻率更高也更準(zhǔn)確的霧霾起源和演化過程的監(jiān)測，如果能將這些數(shù)據(jù)以類似的可視化方式公開發(fā)布，無論是對(duì)環(huán)保部門的污染防控，還是對(duì)普通群眾更好地認(rèn)識(shí)霧霾的產(chǎn)生和危害，都有十分重要的價(jià)值。
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