为雾霾监测装上“天眼”

  在今天的中国，雾霾是老百姓最关心的话题之一。为了监测雾霾，中科院布下了“地网”：在全国布设由40个站（点）组成的大气质量联合观测网；在京津冀则建立了由16个国际标准空气质量观测站组成的地面监测网。

  撒下“地网”的同时，“天罗”也正在编织。《中国科学报》记者日前走访了国家空间科学中心，他们有一支自称“臭总”团队的队伍，从2013年起，就在不间断地为霾卫星监测提供硬件支持。

  2013年的1月，对于每个生活在北京的人来说，或许都留下了呛鼻的记忆。这个冬天，北京重霾锁城，雾霾还以汹汹之势占领华北上空。

  也正是这年，当地面的雾霾监测网络还没有张罗开来时，由国家空间科学中心自主研制的紫外臭氧总量探测仪，利用吸收性气溶胶指数AAI成功对霾进行了监测。作为“客户”和数据的使用方，中国气象局利用风云三号气象卫星搭载的紫外臭氧总量探测仪实现了对霾事件的全过程监测。

  这个研制该探测仪的小组成员，习惯自称“臭总”团队。王咏梅，正是“臭总”的主任设计师。

  “其实，最初我们并没想到将这台仪器用在霾监测上，因为它原本是用来监测全世界内臭氧总量情况的，之所以能够监测到霾，即含碳等细小颗粒物的气溶胶，是因为我们在监测臭氧时需要扣除这类气溶胶的影响。”王咏梅在接受《中国科学报》记者正常采访时说，早在2000年，当风云三号紫外臭氧总量探测仪还只是设计雏形时，它纯粹是为了监测臭氧而生的。

  时间总能带来惊喜。他们没想到，6年后，这个用来探测臭氧的卫星载荷，会延伸出这样一个“时尚”的用途。

  目前，这项技术已被气象局纳入雾霾天气业务监测运行系统。每个月，王咏梅都会收到一份来自气象局的月报，月报里有各类“臭总”的数据分析产品，霾等细颗粒物情况就是基本的产品之一。

  想从天上监测霾，并没那么简单。王咏梅和记者说，由于霾的发生时常伴随着云等亮背景信息，因此利用可见光光学遥感卫星准确地监测霾具有较大难度。

  相比之下，风云三号紫外臭氧总量探测仪具有实时、大范围霾环境监视测定能力，相对于地面监测，卫星AAI指数可以监测连续空间分布的霾天气及其移动发展的新趋势，在空间覆盖方面具有优势，能为霾的空间分布研究提供实时、大范围观测资料。

  “AAI值的大小，与大气中对紫外线具有吸收作用的气溶胶含量紧密关联。普通云或者冰雪AAI指数很小甚至是负值，而霾对紫外线具有着强烈的吸收作用，AAI指数会明显增大，因此通过AAI可以很好地克服云或冰雪的影响，对霾进行监测。”王咏梅说。

  不过，目前，“臭总”的数据情况还有优化空间。“现在，数据的空间分辨率是50km×50km，光谱分辨率是1nm，所以，这一些数据产品上，彩域都是一块一块的色块。”王咏梅指着气象局月报上的数据产品说。

  “卫星，是观测霾的一个重要手段。”采访中，团队的另一位科研人员和记者说，风云三号气象卫星01批和02批上，加载了三台“臭总”仪器，目前，该团队正在为03批研制既可以监测“臭总”情况，又可以监测雾霾情况的新仪器。

  1999年，当“臭总”刚立项时，付利平就加入了这个团队，如今也算是“臭总”的元老级人物之一。自那时起，夏天的高温假对于现任“臭总”副主任设计师的付利平来说，实在太奢侈。

  “我们的用户是气象局，但是我们对口的卫星总体是航天八院，他们没高温假，我们要一直和他们有技术和接口联系，所以我们高温假期间，经常会与合作伙伴有技术等方面的工作要沟通协调。”付利平说，这样的状态一直持续到2008年作为我国第一台紫外臭氧仪器，“臭总”跟随风云三号上天。

  现在，这个13人的团队，承担了两项职责，其中之一是监测仪器的工作状态，并向用户反馈。“这项工作基本不会占用我们太多时间。”王咏梅和记者说，从2008年至今，仪器的衰变很小，数据基本不有必要进行修正，就可以直接出产品。

  现在，该团队将大多数的时间和精力投入到了新仪器的创新研制上。“新的探测仪名为紫外可见高光谱臭氧总量探测仪，将于2018年到2019年左右发射，相比之前的探测仪，它的空间分辨率将有望提高6倍。这台仪器与美国宇航局目前正在用的仪器在同一档次。”王咏梅说。