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天地一体化遥感监测大气污染技术进展 被引量:13
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作者 赵冉 胡启后 +4 位作者 孙中平 吴跃 刘浩然 刘诚 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期28-40,共13页
天地一体化遥感监测技术通过地基和卫星融合互补,成为研究大气污染来源、传输和影响的重要方法.但目前国外主导的地基和卫星遥感算法不适应国内复杂大气环境,其数据可靠性尚需验证.为进一步推动国内大气研究自主性,厘清天地一体化遥感... 天地一体化遥感监测技术通过地基和卫星融合互补,成为研究大气污染来源、传输和影响的重要方法.但目前国外主导的地基和卫星遥感算法不适应国内复杂大气环境,其数据可靠性尚需验证.为进一步推动国内大气研究自主性,厘清天地一体化遥感监测技术发展现状,对相应的平台建设、算法研发及应用实例进行介绍.结果表明:①可通过地基观测网络实时连续监测大气污染物的浓度(柱总量)廓线信息,目前国内组建并运行了CNEMC空气质量监测网络和USTC地基遥感网络.②可通过紫外-可见波段卫星载荷获取全球区域尺度大气污染物的浓度(柱总量)廓线产品,GF-5搭载的EMI填补了国内该类载荷的空白,基于DOAS(BOAS)的柱总量反演算法、基于OE的垂直廓线反演算法是当下国际主流业务算法.③天地一体化遥感监测技术以高精度、广覆盖、准定位的优势得到快速发展,可为亟需解决的大气污染治理成效评估、作用机理研究、区域传输测算及精准溯源等难题提供技术支持.研究显示,天地一体化遥感监测技术需以应用化和业务化为导向,加快观测平台硬件建设,加强相关反演算法研发,深入融合多平台数据,全面推进大气遥感监测技术的立体化和系统化发展. 展开更多
关键词 大气环境 污染 立体遥感 卫星 地基网络 高光谱
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以觉华岛为例探究近海污染物的垂直分布特征及潜在来源 被引量:1
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作者 刘瀚洋 +7 位作者 季祥光 林继楠 赵春晖 魏少聪 刘浩然 谈伟 刘诚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期760-766,共7页
觉华岛是辽东湾最大的岛屿,研究其污染物浓度分布特征以及潜在来源对于认识近海污染物传输效应具有较强的代表性意义。该研究于2020年10月1日至2021年6月30日期间在觉华岛怪石滩(120.78°E,40.48°N)基于多轴差分吸收光谱技术(M... 觉华岛是辽东湾最大的岛屿,研究其污染物浓度分布特征以及潜在来源对于认识近海污染物传输效应具有较强的代表性意义。该研究于2020年10月1日至2021年6月30日期间在觉华岛怪石滩(120.78°E,40.48°N)基于多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)对大气气溶胶、二氧化氮(NO_(2))和二氧化硫(SO_(2))垂直廓线开展了连续监测,具体分析了不同海拔高度上污染物浓度的季节变化特征及潜在来源。通过将地基MAX-DOAS观测结果和TROPOMI卫星数据结果进行对比,发现两者变化趋势具有良好的一致性,相关系数可达0.82。观测结果表明,觉华岛地区污染物浓度具有明显的季节变化特征,具体表现在秋冬季节NO_(2)和SO_(2)的平均浓度值分别为14.5×10^(15)与16.6×10^(16)molec·cm^(-2),比春夏季分别高出约84%和88%。NO_(2)和SO_(2)垂直廓线结果显示秋冬季污染物具有明显的垂直分布和日变化特征,具体表现为NO_(2)高浓度主要出现在10:00前及15:30—17:30间0~400 m的高度;SO_(2)高浓度主要出现在10:00前及16:00左右0~500 m的高度。气溶胶高值秋冬季主要出现在10:00前与16:00后400 m以下的高度,春夏季全天保持高浓度,尤其在11:00左右和17:00后。结合气团后向轨迹和潜在来源分析的方法判断NO_(2)与SO_(2)在秋冬季的高浓度值主要受到京津冀地区工业污染和机动车排放的传输贡献和辽东湾船舶排放的传输影响,而气溶胶大多来自山东半岛的生物质燃烧传输。结果表明,觉华岛地区的污染物浓度变化特征与大陆及周边海域污染物的传输作用密切相关。 展开更多
关键词 觉华岛 多轴差分光谱技术 垂直廓线 潜在来源 大气污染物
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超光谱成像技术支持中国燃煤电厂动态排放清单建立
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作者 林继楠 +6 位作者 刘诚 谈伟 王薇 吴鹏 陆川 李启华 柳婷 《Science Bulletin》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第12期1248-1251,M0003,共5页
新型遥感观测技术通过结合超光谱紫外和红外遥感,可获取二氧化氮(NO_(2))、二氧化硫(SO_(2))的成像结果及这两种气体与二氧化碳(CO_(2))的转换系数,最终得到燃煤电厂的NO_(2)、SO_(2)和CO_(2)排放清单.由于高光谱成像技术的非接触性和... 新型遥感观测技术通过结合超光谱紫外和红外遥感,可获取二氧化氮(NO_(2))、二氧化硫(SO_(2))的成像结果及这两种气体与二氧化碳(CO_(2))的转换系数,最终得到燃煤电厂的NO_(2)、SO_(2)和CO_(2)排放清单.由于高光谱成像技术的非接触性和便携性,该技术可用于获取电厂长期的真实动态排放清单,同时也能够扩展到冶炼等类似企业,这将有助于更好地评估工厂"减污降碳"政策的具体落实情况,便于针对性执法和立法.对位于合肥的一座燃煤电厂的观测结果显示,观测期间电厂排放的NO_(2)、SO_(2)和CO_(2)浓度最高分别达到0.55、3.67和36498.16mg/m,最高通量分别为10.41、85.31和915408.18kg/h.值得注意的是,观测结果显示SO_(2)作为一种一次污染物,更适合用于标定和转换CO_(2)结果。 展开更多
关键词 燃煤电厂 一次污染物 排放清单 转换系数 非接触性 红外遥感 二氧化氮 高光谱成像技术
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基于高光谱技术的广州市HCHO时空分布和来源定量遥感研究
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作者 魏少聪 +6 位作者 林继楠 宋宇航 胡启后 季祥光 滕佳华 徐宁宁 刘诚 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期1844-1855,共12页
甲醛(HCHO)作为一种重要的大气污染物,不仅会影响区域大气环境质量,还会对人体健康造成危害。然而,目前HCHO的监测手段依然以地面监测为主,缺乏垂直观测阻碍了人们对HCHO垂直演化和高空大气化学过程的深入认识。本文基于搭设于广州地球... 甲醛(HCHO)作为一种重要的大气污染物,不仅会影响区域大气环境质量,还会对人体健康造成危害。然而,目前HCHO的监测手段依然以地面监测为主,缺乏垂直观测阻碍了人们对HCHO垂直演化和高空大气化学过程的深入认识。本文基于搭设于广州地球化学研究所高光谱设备的观测数据,通过最优估计反演算法获得了2020年12月至2021年11月期间的HCHO垂直廓线。研究发现,广州市HCHO浓度在垂直方向呈现出边界层底层(6.61 ppb)>边界层中层(4.76 ppb)>边界层顶层(3.00 ppb);在时间上表现为夏季(8.58 ppb)>春季(8.50 ppb)>秋季(8.05 ppb)>冬季(5.43 ppb);不同季节的HCHO垂直日变化特征相似,最高浓度均出现在200 m且呈现出“双峰”变化模式,第一个峰值出现在08:00—10:00,第二个峰值出现在14:00左右。此外,基于遥感数据建立多元线性回归模型实现了对观测期间HCHO背景浓度、一次和二次来源浓度的剥离。研究发现,整个观测期间HCHO二次源浓度(约占64.10%)>背景浓度(约占20.20%)>一次源浓度(约占15.70%);此外,受VOCs排放浓度与光化学反应强度的影响,夏季二次HCHO浓度占比明显高于冬季。通过对HCHO周末与工作日的垂直日变化特征进行分析,得出广州周末HCHO排放水平并没有表现出明显的下降。本研究可加强对HCHO时空分布特征的深入认识,为污染防控措施的制定提供数据支持。 展开更多
关键词 遥感 高光谱技术 甲醛 垂直分布 季节变化 二次源 周末效应 广州市
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O2-O2云反演算法及其在TROPOMI上的应用 被引量:2
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作者 张文强 刘诚 +5 位作者 郝楠 Gimeno Garcia Sebastian 苏文静 刘建国 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期1363-1378,共16页
利用遥感技术对大气环境污染进行监测时,云是影响痕量气体反演精度的重要因素,因此在痕量气体反演中需要对云的影响进行校正,通常使用的云参数主要是有效云量和云压。本文基于O2-O2477 nm吸收波段构建了O2-O2云反演算法:首先,根据有效... 利用遥感技术对大气环境污染进行监测时,云是影响痕量气体反演精度的重要因素,因此在痕量气体反演中需要对云的影响进行校正,通常使用的云参数主要是有效云量和云压。本文基于O2-O2477 nm吸收波段构建了O2-O2云反演算法:首先,根据有效云量和云高与连续反射率和O2-O2斜柱浓度之间的对应关系,结合假定的云模型利用VLIDORT辐射传输模型建立关于有效云量和云压的查找表;然后,通过差分吸收光谱技术拟合卫星载荷观测的大气层顶辐射,获得O2-O2斜柱浓度并计算连续反射率;最后,结合辅助数据,根据查找表进行插值反演获得有效云量和云压。通过将算法应用到OMI观测数据,将反演结果与OMCLDO2产品进行对比验证,有效云量和云压空间分布一致,相关系数R均超过0.97;并还将该算法应用于下一代大气成分监测仪器TROPOMI,与FRESCO+产品对比,有效云量和云压空间分布基本一致,当地表类型为海洋时,有效云量相关系数R大于0.97,云压相关系数R大于0.94,云压反演结果存在一定的区别;通过将O2-O2云反演算法和FRESCO+云压反演结果与CALIOP Cloud Layer产品进行对比,结果表明,在低云情况下,O2-O2云反演算法线性回归方程斜率为0.782,截距为198.0 hPa,相关系数R为0.850,算法表现优于FRESCO+。而在高云情况下,FRESCO+反演结果更接近CALIOP云压结果。在OMI和TROPOMI上的应用表明O2-O2云反演算法在大气云反演中具有较高的准确性和可行性,可以为大气痕量气体反演的校正提供云参数,并为中国同类型卫星载荷的云反演算法提供算法参考。 展开更多
关键词 遥感 O2-O2 有效云量 云压 查找表 臭氧监测仪 TROPOMI CALIPSO
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大气成分的遥感监测方法与应用 被引量:2
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作者 陈泽青 刘诚 +4 位作者 胡启后 洪茜茜 刘浩然 苏文静 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期255-264,共10页
对大气成分准确、及时地监测是掌握大气成分分布特征、研究大气污染成因机制、有效防治大气污染的前提。遥感监测技术在大气成分的观测过程中具有远距离实时观测、快速分析成分多样的大气混合物、无需采样便可获得目标成分的立体时空分... 对大气成分准确、及时地监测是掌握大气成分分布特征、研究大气污染成因机制、有效防治大气污染的前提。遥感监测技术在大气成分的观测过程中具有远距离实时观测、快速分析成分多样的大气混合物、无需采样便可获得目标成分的立体时空分布结果等优势。大气成分的遥感监测方法多样,各种仪器优势各异,覆盖了多样的气体和气溶胶的监测范围。根据各仪器距地面高度的差异,遥感平台可划分为地面平台、航空平台和航天平台。遥感技术在大气成分监测领域中应用广泛,已满足了多种观测目的的观测要求。介绍了大气成分的遥感监测方法和平台,并总结了针对不同目的的遥感应用实例,展望了遥感方法在大气成分观测方面的发展方向。 展开更多
关键词 大气成分 遥感监测 遥感平台 应用
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