一、导语:

以前人们说起气象卫星的作用,最爱打的比方是“在天上给地球拍照片”;说起卫星气象服务产品,通俗解释就是“看图说话”。但是现在,随着科学技术的发展,卫星不仅可以获取地球表面和大气中较大目标的影像,而且可以实现对人们肉眼所观测不到的大气中的某些物质进行定量探测,例如霾的监测。有了这样的探测能力,在卫星产品图上,雾和霾将区分得更加清楚,相关气象预报预警服务也将更有数据依据。

二、访谈实录:

1、卫星监测霾取得质的飞跃


张兴赢
中国气象局国家卫星中心卫星气象研究所副所长张兴赢(摄影:窦莉新)

国家卫星气象中心卫星气象研究所副所长张兴赢眼中的霾跟普通人不太一样。“我眼前的霾和气溶胶不单是所看见到的灰蒙蒙一片,在我脑海里浮现出来的是气溶胶中的化学成分以及每个细颗粒物的形状”,说话时,他脑海里也一定闪现出那些细微颗粒在显微镜下呈现出的蜂窝状或其他什么样子。从2001年攻读博士开始,张兴赢研究了十几年的大气化学成分,从早期用地面观测和化学试验的手段研究大气成分,到后来用环境电子显微镜来细致研究每个大气颗粒物的组成和形状,2006年就职于国家卫星气象中心以来,又与卫星监测结下了不解之缘,从微观研究到宏观监测,张兴赢的科研经历使得他对大气中的微量化学成分有着“立体”的认识。

最近他和同事们所做的一项新业务也正在使卫星“眼中”的霾变得不一样。

今年1月份,京津冀区域出现5次强霾污染过程,面对如此严重的霾天气过程,如何现对霾的监测,能够及时提供霾的污染程度和影响范围,最大程度减少对人们健康和安全的影响,任务迫在眉睫。“我当时就很着急,看看常规的卫星监测气溶胶的产品能不能看出来霾的情况,但是研究发现行不通。”张兴赢用很快的语速回忆着当时的情况。“常规的卫星气溶胶监测是用可见光的原理,它只能得到无云晴空的气溶胶光学厚度,不仅对于亮地表无法探测,而且有云和大量雾的地方,就得不出可靠的观测结果。而在霾发生的时候,通常伴随着大量的云和水汽,因此可见光的气溶胶探测基本上发挥不了监测的作用。”也就是说在霾发生时,云和水汽给它当了“保护伞”,遮住了卫星的“视线”。想让卫星“透视”霾,还要另辟蹊径。

后来他和同事基于此前科研积累,紧急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。因为紫外光波段对吸收性气溶胶有很好的指示作用,而对云和水汽不敏感,也不受亮地表的影响。所谓的吸收性气溶胶,主要就是在紫外波段有强烈吸收信号的大气化学物质,通常是指:沙尘气溶胶和碳质气溶胶。而碳质气溶胶正好是霾中很重要的组成成分,因此利用紫外光遥感监测就可以实现对霾天气过程的监测。

目前风云三号卫星每天都在进行霾的监测,从1月开始卫星气象研究所每天都人机交互的方式利用风云三号气象卫星生成一张监测图,上面显示着当天上午9-10点卫星过境观测期间全中国区域霾的分布状况。“经过这2个月的完善和与地面的检验比对,现在正在开展该产品的业务化工作,但是由于霾监测工作的紧迫性和重要性,按照中国气象局的工作要求,从一月份到现在一直坚持每天人机交互形成监测报告定时发送给相关业务单位。”张兴赢介绍说。

卫星遥感监测大气成分,是一个非常新的命题,也是目前国际遥感领域的热点问题。对于霾产品目前的试用情况,张兴赢还是比较满意的:“霾发生的时候,这种观测方法对霾的指向性非常好。”