今年1月份，京津冀區(qū)域出現(xiàn)5次強霾污染過程，面對如此嚴重的霾天氣過程，如何現(xiàn)對霾的監(jiān)測，能夠及時提供霾的污染程度和影響范圍，最大程度減少對人們健康和安全的影響，任務(wù)迫在眉睫?！拔耶敃r就很著急，看看常規(guī)的衛(wèi)星監(jiān)測氣溶膠的產(chǎn)品能不能看出來霾的情況，但是研究發(fā)現(xiàn)行不通?！睆埮d贏用很快的語速回憶著當時的情況?！俺Ｒ?guī)的衛(wèi)星氣溶膠監(jiān)測是用可見光的原理，它只能得到無云晴空的氣溶膠光學厚度，不僅對于亮地表無法探測，而且有云和大量霧的地方，就得不出可靠的觀測結(jié)果。而在霾發(fā)生的時候，通常伴隨著大量的云和水汽，因此可見光的氣溶膠探測基本上發(fā)揮不了監(jiān)測的作用。”也就是說在霾發(fā)生時，云和水汽給它當了“保護傘”，遮住了衛(wèi)星的“視線”。想讓衛(wèi)星“透視”霾，還要另辟蹊徑。

        后來他和同事基于此前科研積累，緊急利用風云三號氣象衛(wèi)星的臭氧探測儀的觀測數(shù)據(jù)，利用紫外光波段的特性來開展對霾污染的監(jiān)測。因為紫外光波段對吸收性氣溶膠有很好的指示作用，而對云和水汽不敏感，也不受亮地表的影響。所謂的吸收性氣溶膠，主要就是在紫外波段有強烈吸收信號的大氣化學物質(zhì)，通常是指：沙塵氣溶膠和碳質(zhì)氣溶膠。而碳質(zhì)氣溶膠正好是霾中很重要的組成成分，因此利用紫外光遙感監(jiān)測就可以實現(xiàn)對霾天氣過程的監(jiān)測。

        目前風云三號衛(wèi)星每天都在進行霾的監(jiān)測，從1月開始衛(wèi)星氣象研究所每天都人機交互的方式利用風云三號氣象衛(wèi)星生成一張監(jiān)測圖，上面顯示著當天上午9-10點衛(wèi)星過境觀測期間全中國區(qū)域霾的分布狀況?！敖?jīng)過這2個月的完善和與地面的檢驗比對，現(xiàn)在正在開展該產(chǎn)品的業(yè)務(wù)化工作，但是由于霾監(jiān)測工作的緊迫性和重要性，按照中國氣象局的工作要求，從一月份到現(xiàn)在一直堅持每天人機交互形成監(jiān)測報告定時發(fā)送給相關(guān)業(yè)務(wù)單位?！睆埮d贏介紹說。

        衛(wèi)星遙感監(jiān)測大氣成分，是一個非常新的命題，也是目前國際遙感領(lǐng)域的熱點問題。對于霾產(chǎn)品目前的試用情況，張興贏還是比較滿意的：“霾發(fā)生的時候，這種觀測方法對霾的指向性非常好?！薄?A href="http://www.vtbcorp.com/climate/qhbhyw/03/1831811.shtml" target=_blank alt="“天空之眼”更加犀利 “霾伏”難逃衛(wèi)星監(jiān)測">詳情】

        張恒德博士所感嘆的難，一方面來自觀測數(shù)據(jù)的數(shù)量不足。目前我國能直接觀測和分析大氣成分的氣象站還很少，多數(shù)觀測站判斷霧霾還是靠相對濕度的硬指標，而不是監(jiān)測到霾本身?！办F、霾預(yù)報的最大區(qū)別是霾預(yù)報要綜合考慮氣象要素和環(huán)境要素，而霧主要考慮氣象要素。用預(yù)報霧的傳統(tǒng)方法預(yù)報霾肯定不行，要有霾的預(yù)報客觀方法和數(shù)值模式才行?！睆埡愕陆榻B說，“觀測點少對于預(yù)報模型建立、客觀產(chǎn)品開發(fā)都很不利，因為沒有足夠的實況資料去建模，去驗證預(yù)報產(chǎn)品。我們必須基于統(tǒng)計的結(jié)果才能做一個霾預(yù)報的模型。但現(xiàn)在可統(tǒng)計的樣本太少?！睘榱藦浹a氣象部門大氣成分觀測站點的不足，預(yù)報人員要每天查看環(huán)保部門發(fā)布的觀測實況數(shù)據(jù)。但這些數(shù)據(jù)只能查看實時的，且不能分析，預(yù)報業(yè)務(wù)對于過往數(shù)據(jù)的需求無法滿足。

       “衛(wèi)星產(chǎn)品如果時效性夠的話，還是能很大程度上解決目前的一些困難。比如我們現(xiàn)在每天做常規(guī)預(yù)報，像降水預(yù)報，我們看云團動態(tài)就知道雨的發(fā)展趨勢，未來會在哪里下。如果衛(wèi)星能把霾的實況做成動態(tài)產(chǎn)品，我們就能知道它將要往哪里傳輸，正在集中還是正在消散等等。”張恒德介紹說。

       中國氣象局目前也在考慮充分利用風云系列氣象衛(wèi)星遙感的監(jiān)測優(yōu)勢，加強對霾的強度、影響區(qū)域、持續(xù)時間等的實時監(jiān)測和分析。

       這些新的衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)不僅能很大程度上幫助提升霾的預(yù)報、預(yù)警質(zhì)量，同時也拓寬了衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域。 “未來三到五年，我國將成為世界上具備溫室氣體探測最多衛(wèi)星的國家?！睆埮d贏談到相關(guān)規(guī)劃時說，“氣候變化最關(guān)心的就是溫室氣體，目前我們正在規(guī)劃中的風云三號氣象衛(wèi)星正在開展溫室氣體探測載荷和探測技術(shù)的攻關(guān)，預(yù)期在風云3D氣象衛(wèi)星上開展主要溫室氣體的全球探測。同時我們國家正在863重大項目框架下開展碳衛(wèi)星項目的研究，氣象局作為指定的唯一用戶，正在緊鑼密鼓地開展地面數(shù)據(jù)接收和處理系統(tǒng)的建設(shè)。另外在國家高分辨率對地觀測專項中，氣象局作為主要的用戶還推動了一顆衛(wèi)星，叫高分五號衛(wèi)星，上面也將搭載溫室氣體探測的試驗儀器?！?BR>
       “今后的衛(wèi)星可以做到定量探測，不再單純是看到一個影像。像大氣中二氧化氮、二氧化硫這些對人體有害的物質(zhì)，也可以通過衛(wèi)星監(jiān)測到它們在大氣中的含量。未來衛(wèi)星儀器我們設(shè)計的精度會更高，對預(yù)報會很有幫助。衛(wèi)星在大氣成分探測方面的應(yīng)用在世界上也是非常新的研究領(lǐng)域，目前只有歐洲、美國具備了衛(wèi)星大氣成分的監(jiān)測能力，而對于溫室氣體的衛(wèi)星探測，目前全球只有日本在2009年上天的一顆衛(wèi)星在開展實驗性的探索，離真正有可靠的全球溫室氣體探測數(shù)據(jù)還有一段距離。”張興贏說。【詳情】

2013-2-25日風云衛(wèi)星霾監(jiān)測結(jié)果(左)與地面實況非常吻合（右）

       “例如霾天氣過程是一個大范圍的天氣發(fā)生和傳輸過程，常規(guī)的地面觀測站點畢竟在空間覆蓋上還是很有限的，尤其是在高山、遠洋的等無人區(qū)難以開展監(jiān)測，因此對預(yù)報大范圍的霾天氣過程還是受限的，衛(wèi)星監(jiān)測可以實現(xiàn)大面積的無縫隙的數(shù)據(jù)覆蓋，應(yīng)該對預(yù)報員的預(yù)報能夠起到很好的數(shù)據(jù)支撐。同時，紫外氣溶膠直接指示的是霾中碳質(zhì)成分濃度的高低，因此可以很好地監(jiān)測大氣中碳質(zhì)成分的變化，對于霾的防治有很重要的意義?！?BR>
       在3月21日的會上，幾位專家發(fā)言都提到氣候變化研究面臨的一個難題：受城市建設(shè)影響，很多地面觀測站不得不進行遷移，數(shù)據(jù)的連續(xù)性受到很大影響。而衛(wèi)星監(jiān)測恰恰不受地面環(huán)境變化的影響，數(shù)據(jù)有持續(xù)性、均一性的特點，對于需要長期觀測數(shù)據(jù)的氣候變化研究來說，這個特點非常寶貴?！靶l(wèi)星監(jiān)測在長時間序列的極區(qū)海冰的融化、全球氣溫的監(jiān)測、全球植被覆蓋變化、地球輻射收支監(jiān)測等諸多方面都可以對氣候變化的研究起到舉足輕重的作用。目前我國的風云系列氣象衛(wèi)星已經(jīng)積累了20多年的觀測數(shù)據(jù)，形成了一批長時間氣候數(shù)據(jù)集，可以提供氣候變化研究使用。”張興贏介紹說。【詳情】