1,Atmospheric Chemistry and Physics期刊于2017年11月20日发表了中国科学技术大学地球和空间科学学院刘诚课题组题为:Observations of the vertical distributions of summertime atmospheric pollutants and the corresponding ozone production in Shanghai, China的论文;
长三角城市群是近年来我国经济发展最活跃的地区,而随着社会经济的发展,以上海为代表的长三角地区的大气环境污染问题也日益凸显。臭氧作为大气环境化学分析的重要物质,具有很强的氧化性,对人类健康具有很大威胁。
研究团队基于EOS-Aura卫星上搭载的监测仪载荷(OMI)获取的原始光谱信号,通过融合地基遥感观测廓线的方法进行反演算法优化。基于中国科大刘诚教授课题组自主开发的卫星遥感和地基MAX-DOAS遥感反演算法,最终获得每日高精度的京津冀及周边地区二氧化氮(NO2)整层柱浓度空间分布和以及典型站点基于地基遥感的气溶胶消光系数及甲醛(HCHO)、二氧化氮(NO2)和二氧化硫浓度(SO2)的垂直廓线。同时利用臭氧激光雷达、米散射细粒子激光雷达获取的回波信号数据,利用搭载在系留探空气球上的点式仪器获取的化学采样数据以及区域大气化学模型WRF-Chem获取的高时间和空间分辨率的模拟数据,对夏季上海地区的大气环境进行联合观测基定量反演。
研究发现,夏季上海地区上空的臭氧分布存在明显的垂直结构,且受边界层变化影响显著。结合WRF-Chem模型模拟结果发现在0.5、0.9、1.0及1.3km-1处臭氧的平均水平净通量很低,故夏季上海高空高浓度的臭氧是上海本地生成的结果且受HCHO等VOCs的控制,并非外地传输导致的。
该研究得到了这项研究得到国家自然科学基金委《中国大气复合污染的成因、健康影响与应对机制》重大研究计划重点项目(项目号:91544212)等资助。
文章信息:Xing, C., Liu, C., Wang, S., Chan, K. L., Gao, Y., & Huang, X., et al. (2017). Observations of the vertical distributions of summertime atmospheric pollutants and the corresponding ozone production in shanghai, china. Atmospheric Chemistry & Physics, 17(23), 1-31.
文章链接:https://www.atmos-chem-phys.net/17/14275/2017/acp-17-14275-2017.pdf
该研究使用船载边界层大气成分二维高光谱扫描仪和双波长弹性散射偏振激光雷达等多台设备在2015年冬季(11月21日-12月4日)观测了上海-武汉长江流域沿线城市上空中NO2、SO2、HCHO等大气痕量气体非垂直柱浓度的时空分布特征。
观测结果发现:高浓度的NO2和SO2多出现在长江流域主要工业区的下风向位置,且NO2和SO2的垂直柱浓度和风速呈正相关,表明高浓度的污染物并不主要来自于本地排放的积聚。结合后向轨迹分析发现,高浓度的NO2和SO2主要是来自于船舶监测点上风向污染地区的远距离输送。此外,研究团队基于长江航线上NO2/SO2比率,对不同省份工业源和汽车排放源对大气中NO2浓度的相对贡献率进行了初步评估,研究结果发现不同省份应采取不同的NO2控制策略:江苏省控制NO2浓度应偏向于控制工业源(主要是电厂),而江西省和湖北省控制NO2浓度应偏向于控制汽车尾气排放。
此次航测实验涵盖了华东长三角地区的大部分城市,分析了华东地区冬季对流层痕量气体和气溶胶的时空分布和区域输送特征。这是目前国内首次使用船载移动观测平台来遥感探测大区域范围内污染气体和气溶胶的分布,对于华东地区主要大气污染物及气溶胶来源解析、认识其中大气化学过程,因地制宜地制定大气污染预防与控制策略提供科学支撑。
该研究得到了这项研究得到国家自然科学基金委《中国大气复合污染的成因、健康影响与应对机制》重大研究计划重点项目(项目号:91544212)等资助。
文章信息:Hong Q, Liu C, Chan K L, et al. Ship-based MAX-DOAS measurements of tropospheric NO2, SO2, and HCHO distribution along the Yangtze River[J]. Atmospheric Chemistry & Physics, 2018, 18(18):1-39.
文章链接:https://www.atmos-chem-phys.net/18/5931/2018/acp-18-5931-2018.pdf
高分五号卫星是国家高分重大科技专项中搭载载荷最多,光谱分辨率最高、研制难度最大的卫星。其中卫星首次搭载的大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)作为我国首个同类仪器,可用于监测我国上空以及全球空气质量变化以及污染气体的分布输送过程。
刘诚课题组在卫星发射前利用光谱分析、辐射传输模拟等方法对EMI在轨反演大气痕量气体性能进行了综合评估。利用大气散射光透过NO2样品吸收池,使用EMI载荷实时测量响应光谱,通过光谱学分析方法,反演获取样品池内NO2浓度信息。与实际NO2样品浓度进行对比,结果表明:EMI载荷能够准确遥感反演NO2,误差小于3%.这位今后深入开展大气污染物(臭氧、二氧化氮、二氧化硫、甲醛、乙二醛、气溶胶等)对流层垂直柱浓度以及垂直分布廓线反演算法的研究打下了坚实的基础。
该研究得到了这项研究得到国家自然科学基金委《中国大气复合污染的成因、健康影响与应对机制》重大研究计划重点项目(项目号:91544212)等资助。
文章信息:Zhang, C., Liu, C., Wang, Y., Si, F., Zhou, H., Zhao, M., ... & Xie, P. (2018). Preflight Evaluation of the Performance of the Chinese Environmental Trace Gas Monitoring Instrument (EMI) by Spectral Analyses of Nitrogen Dioxide. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing.
文章链接:https://ieeexplore.ieee.org/iel7/36/4358825/08304816.pdf