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科學(xué)家用遙感數(shù)據(jù)回溯30年中國霧霾史
科學(xué)家用遙感數(shù)據(jù)回溯30年中國霧霾史
[導(dǎo)讀] 一篇發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《大氣環(huán)境》(AtmosphericEnvironment)上的學(xué)術(shù)論文揭示了中國30余年的“霧霾史"，中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心張興贏研究員團(tuán)隊(duì)使用衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)回溯了1979-2013年間中國霧霾的發(fā)展情況和演變特征。
近日，一篇發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《大氣環(huán)境》(AtmosphericEnvironment)上的學(xué)術(shù)論文揭示了中國30余年的“霧霾史"，中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心張興贏研究員團(tuán)隊(duì)使用衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)回溯了1979-2013年間中國霧霾的發(fā)展情況和演變特征。
過去的30余年是中國經(jīng)濟(jì)和工業(yè)快速發(fā)展的時(shí)期，許多城市都經(jīng)歷了空氣污染和嚴(yán)重霧霾事件困擾。近幾年，中國東部地區(qū)嚴(yán)重霧霾事件頻發(fā)，在對這些霧霾事件的研究中，張興贏團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了能夠很好的指示出霧霾影響的范圍、強(qiáng)度的“吸收性氣溶膠指數(shù)產(chǎn)品(AAI)"，文中指出，該產(chǎn)品的有效性已經(jīng)在多個(gè)霧霾案例研究中得到證實(shí)，例如2013年1月的霧霾事件的研究。
張興贏團(tuán)隊(duì)隨后將此產(chǎn)品應(yīng)用于對中國過往幾十年中霧霾狀況的回溯研究中，該研究于2015年8月底發(fā)表。研究結(jié)論顯示，在中國東部和東北部，近30年間霧霾污染總體不斷增加，尤其在2005年以后，主要的經(jīng)濟(jì)區(qū)域都可見霧霾污染的快速增長，從2008年至2013年初，一些地方的空氣污染狀況有所好轉(zhuǎn)，但京津冀地區(qū)的霧霾仍保持上升趨勢。
發(fā)現(xiàn)遙感“霧霾指數(shù)"
衛(wèi)星遙感空氣污染是目前對地觀測發(fā)展的重要方向，美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家在2000年前后多開始著手衛(wèi)星監(jiān)測大氣污染的試驗(yàn)，目前已經(jīng)具備了一定的衛(wèi)星大氣污染探測能力，2009年，日本在發(fā)射了*顆溫室氣體觀測衛(wèi)星，2014年美國也成功發(fā)射了二氧化碳觀測衛(wèi)星。
這其中，吸收性氣溶膠指數(shù)(AAI)產(chǎn)品早年在歐美國家主要用于沙塵、火山爆發(fā)和森林大火監(jiān)測。在剛剛發(fā)表的這項(xiàng)研究中，張興贏提出，衛(wèi)星遙感得到的AAI指數(shù)可用于指示中國地區(qū)霧霾的范圍、強(qiáng)度。
霧霾顆粒物中主要的三大組成成分(含碳的氣溶膠、硫酸鹽和硝酸鹽)之一的含碳?xì)馊苣z成分是強(qiáng)吸收性物質(zhì)，對該衛(wèi)星產(chǎn)品有很強(qiáng)的指示性。在過去兩年中，張興贏團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，AAI產(chǎn)品確實(shí)可以客觀有效地定量指示霧霾的影響范圍和強(qiáng)度。即，一個(gè)地區(qū)在某個(gè)時(shí)段的AAI指數(shù)越高，說明此地當(dāng)時(shí)的空氣中顆粒物污染越嚴(yán)重。
例如，2013年1月，中國中東部爆發(fā)長時(shí)間、大面積的大氣霧霾污染事件。張興贏團(tuán)隊(duì)針對該月的衛(wèi)星數(shù)據(jù)做了案例研究。結(jié)果顯示，在這個(gè)月中，中國東部多地的AAI數(shù)值較高，并且出現(xiàn)了五次峰值，而這五次峰值的時(shí)間和空間的也與地面站點(diǎn)觀測到的重度霧霾事件相吻合。
“于是，我就想看看，究竟中國歷*霧霾是如何演變和發(fā)生的。"張興贏表示，他隨后獲取了美國從1978年開始就有的衛(wèi)星紫外的數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)花了近2年時(shí)間重新回溯研究中國地區(qū)從1979年開始霧霾的發(fā)展和演變情況。
張興贏表示，傳統(tǒng)的監(jiān)測是依靠地面站點(diǎn)來開展的，早年中國部署的站點(diǎn)數(shù)量少，站點(diǎn)監(jiān)測的代表性和覆蓋范圍有限，不同站點(diǎn)間數(shù)據(jù)質(zhì)量的均一性控制也面臨挑戰(zhàn)，因此研究者幾乎無從追溯中國歷*的霧霾發(fā)展情形。
中國衛(wèi)星遙感研究空氣污染的領(lǐng)域起步較晚，但近年來發(fā)展勢頭迅猛，正在追趕國外同行的工作。中國于2008年發(fā)射的風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了我國自主衛(wèi)星探測臭氧和氣溶膠的能力，目前國內(nèi)相關(guān)部門也在緊鑼密鼓地研制能夠精細(xì)探測主要污染氣體和溫室氣體的技術(shù)。
張興贏介紹，中國自主的大氣污染探測衛(wèi)星和溫室氣體探測衛(wèi)星即將在明年發(fā)射升空，未來中國將可以擁有自主的“太空監(jiān)測站"，給大氣環(huán)境治理提供寶貴的空間監(jiān)測數(shù)據(jù)。
30年霧霾變遷
基于這項(xiàng)技術(shù)，使用過去30多年的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，張興贏團(tuán)隊(duì)回溯了中國霧霾的發(fā)展情況和演變特征：東部和東北部霧霾問題越來越嚴(yán)重，而南方地區(qū)則有轉(zhuǎn)好的趨勢。
研究發(fā)現(xiàn)，AAI數(shù)據(jù)顯示，在30余年間，中國東部和東北部的空氣污染總體呈不斷上升之勢。2005年以后，主要的經(jīng)濟(jì)區(qū)域都可見霧霾污染的快速增長，2008年-2013年間，京津冀地區(qū)的空氣污染繼續(xù)趨向惡化，其他的一些地方則開始有所好轉(zhuǎn)。
數(shù)據(jù)顯示，在中國東部和東北部，霧霾問題在近30年間都呈現(xiàn)上升的趨勢。2005年之前，東部和東北部地區(qū)，受沙塵影響，AAI數(shù)據(jù)的峰值通常出現(xiàn)在春季，然而在2005年之后，東部的AAI峰值卻開始出現(xiàn)在冬季，影響因素則主要是霧霾。2005年之后，東北部地區(qū)的AAIzui高峰值出現(xiàn)在冬季，次峰值則出現(xiàn)在春季，因?yàn)檫@個(gè)地區(qū)既受春季沙塵的影響，也受冬季霧霾的影響。
研究還顯示，近年來中國東部大氣環(huán)境質(zhì)量惡化，一方面主要是工業(yè)能源消耗排放的不斷加劇，同時(shí)，在氣候變化背景下中國大氣環(huán)境容量的逐年降低(風(fēng)速、降水等)也是一個(gè)顯著的影響因素。
然而中國南部的情況則讓人比較樂觀，自上世紀(jì)90年代末中國政府開始實(shí)施空氣治理措施后，中國南方地區(qū)的空氣質(zhì)量已經(jīng)出現(xiàn)了好轉(zhuǎn)。在南方，AAI數(shù)值的主要在春季出現(xiàn)，但近十年來已經(jīng)出現(xiàn)了下降的趨勢。
“環(huán)境控制是漫長的過程，我們不能指望*。"張興贏認(rèn)為，中國南方的空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)好，證明了合理科學(xué)的大氣污染治理措施能夠很好地實(shí)現(xiàn)對大氣環(huán)境的控制。
從該研究結(jié)論來看，截至2013年1月，中國南方地區(qū)這些年的空氣質(zhì)量在不斷改善，但中東部的問題在進(jìn)一步加劇。張興贏表示，該研究論文數(shù)據(jù)只截止到2013年1月，從那時(shí)起，中國高度重視大氣污染的控制和治理，這兩年衛(wèi)星數(shù)據(jù)的評估表明，中東部地區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量沒有進(jìn)一步惡化下去，正在緩慢地恢復(fù)。
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