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河北省空气质量自动监测和发布系统的图示，华北的空气质量触目惊心 12月20日前后我国华北地区迎来了持续多日的重度雾霾，人们对严重影响日常生活和身心健康的雾霾深恶痛绝，但由于各自利益影响，各路专家媒体对雾霾的成因众说纷纭，那么有没有什么直观的办法显示雾霾的产生和变化，无可辩驳的找出雾霾的来源呢？高高在上的卫星已经为我们提供了这样的可能。 国内各方利益不同对雾霾成因终众说纷纭，而美国研究表明使用卫星可以有效监测气溶胶 说起雾霾，我们常常提到PM2.5和PM10等指标，它们指雾霾微粒的尺寸标准。大气中悬浮的颗粒物又叫气溶胶，是以液态或固态形式悬浮在空气中的微粒，烟、雾、霾都是气溶胶的具体表现。早在20世纪80年代中期，美国就用NOAA气象卫星的可见光通道对海洋上空的气溶胶进行反演，后来又开始研究陆地上空的气溶胶。卫星遥感可以弥补地基观测站空间分布不均的问题，但也有分辨率不足的弱点，随着卫星遥感载荷性能的提高，尤其是高性能静止轨道气象卫星的出现，遥感卫星对于监测气溶胶尤其是雾霾的产生和演化，具有越来越重要的作用。 我国发射的新一代静止轨道气象卫星风云四号，也具备监测雾霾的能力 12月11日我国发射了风云四号A卫星，12月17日17点39分，风云四号01星成功定点于东经99.5度的赤道上空，开始工作测试。风云四号是我国新一代静止轨道气象卫星的首颗卫星。对比老一代使用东方红二号平台的风云二号卫星，风云四号卫星使用了上海八院专门研制的SAST5000平台，不仅质量增加到5.4吨，而且载荷性能有了前所未有的提高。风云四号A卫星携带了多通道扫描成像辐射计（AGRI）、干涉式大气垂直探测仪和微波探测仪（GIIRS）以及闪电探测仪（LMI）等设备。风云四号扫描成像仪和欧美气象卫星的同等载荷基本相当，它拥有14个观测通道，覆盖了从可见光到红外等波段，其中可见光波段的最高分辨率可达500米，红外波段为2-4千米。高分四号卫星利用高性能的扫描成像仪，可以反演出大气气溶胶的光学厚度，为我国雾霾的监测和防控提供参考依据。 风云四号使用多通道扫描成像辐射计，可以高频次的观测地表，反演推算出气溶胶光学厚度 风云四号在静止轨道工作，对监测雾霾具有得天独厚的优势。对于地球低轨道比如几百千米高度的风云三号系列来说，它不仅观测区域有限，下一次飞到同一个地区上空的间隔时间，也就是所谓的重访周期很长，对雾霾观测时效性不足，而高分四号相对地球静止，可以对需要监测的区域进行高频次的观测，更有效地监测雾霾的时空变化和气溶胶的浓度变化。高分四号扫描成像仪的全圆盘观测时间周期为15分钟，对2500千米X2500千米大小的特定区域观测时间更是可以缩短到3分钟。夸张些说，如果特意用于雾霾监测的话，我们完全可以每隔3分钟拍摄一次中国东部地区，观测反演出气溶胶的光学厚度，通过持续观测和叠加做出一个虽然不算实时，但仍然栩栩如生的雾霾产生、积累、扩散到最后消失的动画。在这样横纵数千千米范围内雾霾的变化动画面前，雾霾主要在哪里产生、向哪里扩散都将一目了然，根本没法用个人的观察更不要说言辞上的胡搅蛮缠来扯皮，我们对雾霾的监测也将达到一个更高的水平。 卡梅隆网站上21日晚一氧化碳（COsc）浓度图，和雾霾有很大重合，用风云四的数据完全可以做出更及时准确的画面 事实上这样的想法并不是闭门造车的空想，美国出生现居住于日本的Cameron Beccario制作了一个十分直观的可视化全球大气和海洋环流网站：Earth.nullschool.net。它从美国国家海洋大气局获取天气数据，从美国地球和空间研究机构（ESR）获取洋流数据，都是每三小时更新一次，全球风场和洋流的动态画面尽收眼底。这个网站还从美国航天局戈达德中心的全球模式和同化办公室(GMAO)获取大气中化学气体和微粒的数据，可以为我们形象的展示大气污染物的浓度和变化趋势。毫无疑问，利用风云四号静止轨道气象卫星进行观测反演气溶胶光学厚度，我们可以实现更新频率更高也更准确的雾霾起源和演化过程的监测，如果能将这些数据以类似的可视化方式公开发布，无论是对环保部门的污染防控，还是对普通群众更好地认识雾霾的产生和危害，都有十分重要的价值。 |
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