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卫星气溶胶反演_图文

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卫星 气溶胶 反演 图文
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北京大学 2013年定量遥感进展 我国中东部极端雾霾卫星解析 陈良富 遥感科学国家重点实验室 2013年 7月 6日 内 容 极端雾霾期间北京的情景 我国大气污染依然十分严重 三个显著特点 ① 影响范围大 ② 持续时间长 ③ 浓度水平高 监测站点分布 4 极端雾霾期间中东部卫星监测结果 极端污染事件成因认识 目前主流认识 ① 污染物排放量大 ② 扩散条件不利 ③ 区域污染和本地污染叠加 北京主要污 染物 • 燃煤、机动车、工业污染和扬尘 • 燃煤 : 京津冀 :  钢铁 : 耗煤大约  电 厂 和热电 : 耗煤  水泥 : 耗煤在  三项合计占总耗煤 的 90%。 —— 中国石油石油化工研究院 李振宇 6 北京市常见的污染过程 北京的空气质量受天气过程控制非常明显 • 北京一场风、或一场雨过后,空气质量非常好 • 静稳天气,排放的污染物逐渐累积,空气质量逐渐变差 • 大概经过一周时间,又来一场风,把污染物刮跑 7 北京市局地污染状况 成因解释 —— 排放量大、静稳天气、局地排放集聚 主要污染物 —— 燃煤、机动车、工业污染和扬尘 21 ug/84 ug/121 ug/2010年 11月 5日摄于香山 北京地区:卫星遥感获得的 1( 2007年 8月 15日晴天) 布 布 —— 2010 局地源引起颗粒物浓度分布 月 八月 九月 ), 2011 区域尺度遥感监测 1月 8~ 14日期间中东部地区雾霾分布 10 11 1月 24~ 30日期间中东部地区雾霾分布 12 范围与 2013年 1月 1日 2013年 1月 9日 2013年 1月 26日 逆温层不利于污染物扩散 ,造成污染物浓度水平高 13 从卫星监测的对流层 浓度 华北地区的 波段范围: 270–500 纳米,紫外-可见光 紫外气溶胶指数( 基于大气分子散射与气溶胶吸收特性,可以用于紫外波段吸收性气溶胶的探测。对 2探测中高层的浮尘、生物质燃烧等 可以探测对流层污染气体 013年 1月 9日浮尘 8- 14日浮尘监测结果 现新源:西北来了浮尘 24- 29日浮尘监测结果 现新源:西北来了浮尘 18 月周平均浮尘分布 发现新源:西北来了浮尘 全国 1月份浮尘发生的频次分布 • 华北地区上空,近 2~ 3天就有一次浮尘来袭 19 发现新源:西北来了浮尘? —— •搭载在 以在 532 064 532 •矿物质(浮尘、沙尘)可通过非球型具有较高的退偏比很容易被识别 •种亚类:烟羽、沙尘、污染沙尘、排放的污染物、海洋型气溶胶 . 激光雷达探测到的大气云气溶胶后向散射系数的垂直剖面 2013年 1月 13日 2: 00时 2013年 1月 11日 浮尘和污染物混合 2013年 1月 24日 2013年 1月 25日 浮尘和污染物混合 23 依据: 北京地区 2007年 8月至 2009年 8月四个季节内 颗粒物 吸湿增长,消光能力增强 春 夏 秋 冬 底层大气有偏南风 24 1月 8日 18点 1月 9日 18点 1月 10日 18点 1月 11日 18点 1月 13日 8点 1月 12日 24点 1月 15日 18点 1月 14日 24点 25 1月 30日 18点 1月 31日 18点 1月 29日 18点 1月 28日 18点 1月 27日 18点 1月 26日 18点 1月 24日 18点 1月 25日 18点 底层大气有偏南风 26 5度廓线 分布 北京 : 8- 14日 北京 : 25- 30日 郑州: 8- 14日 郑州: 25- 30日 偏南风带来了大量水汽 27 依据: 北京地区 2007年 8月至 2009年 8月四个季节内 颗粒物 吸湿增长,能见度下降 春 夏 秋 冬 是否能解释“影响范围大”?  污染天天排,华北平原有污染物本底: 前题  中高空西北来了 浮尘 : 新源  浮尘和污染物混合了: 新的重要机制  低空吹起了偏南风: 重要条件  偏南风带来了水汽: 逻辑关系成立  混合颗粒吸湿长大,能见度下降: 主导成霾机制 28 8- 14日 5 29 北京 郑州 大气温度廓线分布 —— 北京城市气象研究所提供 30 北京的相对湿度趋向饱和 成霾后地温、气温降低使空气相对湿度提高,进一步加重成霾过程;空气相对湿度达到饱和后,霾粒子液化形成雾滴,启动了成雾机制。 北京市 1月小时平均相对湿度变化 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1日2日3日4日5日6日7日8日9日10日11日12日13日14日15日16日17日18日19日20日21日22日23日24日25日26日27日28日29日相对湿度(%)2013年 1月 日期 北京 31日早晨的冻雨现象 31 空气相对湿度达到饱和后,霾粒子液化形成雾滴,启动了成雾机制;雾滴形成过冷水后下降形成冻雨。 北京市 31月早上冬雨造成陆面结冰打滑 312013 极端雾霾天的解释是否可行?  污染天天排,华北平原有污染物本底: 前题  中高空西北来了 浮尘 : 新源  浮尘和污染物混合了: 新的重要机制  低空吹起了偏南风: 重要条件  偏南风带来了水汽: 逻辑关系成立  混合颗粒吸湿长大,能见度下降: 主导成霾机制  成霾后地温降低形成逆温层、低空更加静稳: 大气物理的逆温形成机制  逆温层不利于污染物扩散: 逻辑关系存立  成霾后地温降低相对湿度增大,促使雾霾更加严重: 成雾机制发生作用 32 影响范围大! 浓度水平高! 持续时间长! • 一月份的强雾霾事件: 是在浮尘和水汽共同作用下,加速成霾过程,放大人为排放的污染效果的一种自然因素和人为因素共同作用的事件! • 换句话: 浮尘、水汽两个外部因素,是北京市极端污染事件的帮凶! 33 我国中东部极端雾霾事件的成因 2010年 1月 2010年 2月 2010年 3月 2010年 4月 高纬地区 中纬地区 低纬地区 二氧化氮 甲醛 不同纬度带、不同季节的二氧化氮、甲醛的对流层廓线 建议 1: 加强污染气体低层浓度监测技术 建议 2: 加强边界层污染物垂直分布监测技术 3月 11日无锡激光雷达观测结果 0 0 . 0 2 0 . 0 4012345678沙尘后向散射系数系数单位: . s 0 0 . 0 5 0 . 1012345678非沙尘后向散射系数单位: . s 0 0 . 5 1012345678沙尘后向散射系数所占比例 2 4x 1 0. s 0 0 . 0 1 0 . 0 2012345678平行散射系数单位: . s 0 0 . 5 1012345678退偏比0 0 . 0 2 0 . 0 4012345678沙尘后向散射系数系数单位: . s 0 0 . 0 5 0 . 1012345678非沙尘后向散射系数单位: . s 0 0 . 5 1012345678沙尘后向散射系数所占比例0 1 2 3x 1 0. s 0 0 . 0 1 0 . 0 2012345678平行散射系数单位: . s 0 0 . 5 1012345678退偏比千米 千米 2013年 1月 11日 建议 2: 加强颗粒物成分垂直遥感监测技术 沙尘 硫酸盐 烟尘 • 卫星能否在初步分类的基础上,给出颗粒物的成分,如沙尘、硫酸盐、黑炭和水分等含量的探测? 建议 3: 加强颗粒物成分卫星监测技术 . et 2006, 12% ± 31% ± 68% N ± 68% ± 132% ± 130% ± 208% ± 258% 2012年 8月 2012年 9月 2012年 12月 2013年 1月 排放源清单不确定性非常大! 建议 4: 加强源清单的卫星反演技术 2013/7/9 39 建议 5: 加强卫星资料的同化技术 静止卫星扫描示意图 • 韩国与哈弗大学合作开展静止卫星观测的设计,预计2018年发射,卫星预计寿命10年 • 美国、日本提出发展计划 建议 6: 加强大气污染高时频监测技术 我国 大气痕量气体差分吸收光谱仪主要技术指标 项目 技术指标 光谱范围 24031101590噪比 优于 200@12亮度 sr· 优于 2000@12亮度 sr· 光谱分辨率 散光 <10作模式 天底推扫 总视场 114°(交轨) 空间分辨率 <48直于轨道 ) × 13轨方向 )
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