中新網(wǎng)北京11月22日電 (記者 孫自法)記者11月22日從中國科學(xué)院大氣物理研究所獲悉，風(fēng)云分布該所碳中和研究中心周敏強(qiáng)副研究員與中國氣象局張興贏研究員等合作，氣象氣中全球基于最優(yōu)估計理論研發(fā)出一套氨氣濃度的衛(wèi)星bt365·體育反演算法，成功應(yīng)用于“風(fēng)云-3D”氣象衛(wèi)星的首幅觀測光譜，成功獲得中國風(fēng)云氣象衛(wèi)星首幅大氣中氨氣濃度的中國全球分布圖，并與歐洲紅外大氣探測干涉儀衛(wèi)星(IASI)的科學(xué)氨氣觀測結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示兩者具有良好的家獲一致性，驗(yàn)證了風(fēng)云衛(wèi)星氨氣觀測資料的氨氣可靠性。
2020年1月“風(fēng)云-3D”氣象衛(wèi)星/紅外高光譜大氣探測儀(HIRAS)觀測的濃度bt365·體育全球白天氨氣柱總量濃度分布圖。中國科學(xué)院大氣所 供圖中國科學(xué)家這項(xiàng)通過風(fēng)云氣象衛(wèi)星監(jiān)測全球大氣氨氣污染、風(fēng)云分布助力全球大氣環(huán)境遙感研究的氣象氣中全球重要科研進(jìn)展，對于未來利用中國衛(wèi)星發(fā)展實(shí)現(xiàn)對全球大氣微量化學(xué)成分的衛(wèi)星高精度定量遙感監(jiān)測具有指導(dǎo)意義，相關(guān)成果論文近日在專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《大氣科學(xué)進(jìn)展》(Advances in Atmospheric Sciences，首幅AAS)上線發(fā)表，中國并將以封面文章形式刊發(fā)于2024年第3期紙版雜志。科學(xué)
將刊發(fā)本項(xiàng)科研成果的《大氣科學(xué)進(jìn)展》2024年第3期封面。中國科學(xué)院大氣所 供圖論文第一作者周敏強(qiáng)介紹說，氨氣是地球大氣中一種化學(xué)性質(zhì)活潑的微量氣體，它可與酸性氣體快速反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨等二次氣溶膠，是霧霾期間大氣細(xì)顆粒物PM2.5的主要污染成分。同時，銨鹽氣溶膠還會通過散射影響太陽輻射，從而破壞地球輻射收支平衡，引起地球氣候變化，因此亟須實(shí)現(xiàn)對氨氣的全球監(jiān)測，然而以往的地基觀測難以滿足，尤其是極地、沙漠、海洋、森林等氨氣數(shù)據(jù)長期屬于空白狀態(tài)。
氨氣雖然在大氣中含量很少，卻是大氣中最重要的堿性氣體，在地球生物氮循環(huán)中扮演重要角色。研究表明，由氨氣帶來及其生成PM2.5造成的全球公共健康損失，估值每年高達(dá)數(shù)百億美元。
氨氣是霧霾期間大氣細(xì)顆粒物PM2.5主要污染成分的示意圖。中國科學(xué)院大氣所 供圖論文通訊作者張興贏表示，利用氨氣紅外波段的特征吸收光譜，可以通過遙感的手段進(jìn)行氨氣濃度探測。隨著紅外高光譜探測技術(shù)的發(fā)展，歐美相繼發(fā)射多顆高光譜紅外觀測衛(wèi)星，中國“風(fēng)云3號”系列氣象衛(wèi)星從D星開始也搭載紅外高光譜大氣探測儀，為中國衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)氨氣全球探測提供了可能。
在本項(xiàng)研究中，研究者基于最優(yōu)估計理論研發(fā)出一套氨氣柱濃度的全物理反演算法，結(jié)合“風(fēng)云-3D”氣象衛(wèi)星紅外大氣探測干涉儀載荷的響應(yīng)函數(shù)和觀測光譜，通過分析氨氣的紅外吸收特性，成功獲得風(fēng)云氣象衛(wèi)星首幅大氣氨氣柱全球分布圖。結(jié)果表明，“風(fēng)云-3D”氣象衛(wèi)星紅外大氣探測干涉儀可以很好地捕捉全球氨氣高值區(qū)，并在反演氨氣時進(jìn)行臭氧、二氧化碳、水汽、地表溫度等干擾參數(shù)的同步反演。
“風(fēng)云-3D”氣象衛(wèi)星太空運(yùn)行示意圖(左)及其載荷紅外高光譜大氣探測儀(HIRAS)。中國科學(xué)院大氣所 供圖兩位論文作者指出，這次研究建立的反演算法雖已論證中國風(fēng)云氣象衛(wèi)星全球氨氣觀測的能力，但其當(dāng)前在海洋上和高緯度地區(qū)存在反演精度低的問題，這主要是由于在海洋上氨氣的濃度低，傳感器捕捉到的氨氣信號弱；在高緯度地區(qū)地表溫度低，熱對比度小，導(dǎo)致光譜噪聲大。
為此，在未來計劃方面，他們將進(jìn)一步改進(jìn)反演算法，引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法彌補(bǔ)現(xiàn)有最優(yōu)估計算法的不足，提升反演精度并提高海洋和高緯度地區(qū)的有效觀測數(shù)據(jù)。同時，升級后的算法還將拓展應(yīng)用于中國“風(fēng)云-3E、3F”等氣象衛(wèi)星。(完)
（作者：汽車音響）