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遙感,探索世界的“天眼”

遙感,探索世界的“天眼”

2012-09-26 16:19:37

  ——大氣遙感——

  定量監(jiān)測(cè)氣溶膠

  近些年,大氣臭氧減少、煙霧彌漫難以消散,這樣的問(wèn)題成為社會(huì)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。但有一個(gè)詞“氣溶膠”常常和這些大氣問(wèn)題相伴提起,或許從它的身上我們可以找到問(wèn)題的關(guān)鍵。

  “秸稈焚燒的煙塵、人為活動(dòng)的揚(yáng)塵和植物花粉顆粒物,就是氣溶膠的具體實(shí)例。汽車尾氣和各種鍋爐的化石原料燃燒排放氣體可以轉(zhuǎn)化為微小細(xì)粒子。”陳良富說(shuō),“它不僅對(duì)人體造成危害,而且氣溶膠作為云凝結(jié)核,使地氣系統(tǒng)的能量平衡失衡,從而影響區(qū)域和全球氣候,大量的細(xì)粒子氣溶膠還會(huì)形成嚴(yán)重的灰霾天氣。”

  面對(duì)氣溶膠我們真就束手無(wú)策嗎?當(dāng)然不會(huì)!“在眾多類型的監(jiān)測(cè)技術(shù)中,衛(wèi)星遙感可以提供廣闊背景上的氣溶膠區(qū)域分布信息,是唯一實(shí)現(xiàn)全球氣溶膠監(jiān)測(cè)的手段。”陳良富介紹,定量研究氣溶膠在全球范圍內(nèi)的時(shí)空變化特征與演變規(guī)律上有其他站點(diǎn)監(jiān)測(cè)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),輔以米散射原理的地基激光雷達(dá)提供的氣溶膠垂直分布信息,可以獲得區(qū)域分布的近地面PM2.5質(zhì)量濃度的監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)城市群、郊區(qū)和廣大農(nóng)村區(qū)域的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)。

  說(shuō)到大氣遙感,還有一點(diǎn)不得不提——灰霾。比如北京以及華北地區(qū)的天空常常披著灰色的面紗,給人們生活出行造成很大的困擾,“這正是灰霾在作祟,”陳良富研究員說(shuō),“美國(guó)的網(wǎng)站總用衛(wèi)星圖像來(lái)說(shuō)中國(guó)的污染太嚴(yán)重,對(duì)此科學(xué)家們解釋說(shuō)是由于天氣穩(wěn)定利于污染物排放的積累所致。其實(shí)這里存在一個(gè)誤解。”

  陳良富解釋,用了五種方式的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)灰霾天進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)人為排放積累不至于引起如此面積大、強(qiáng)度高的污染。那空氣污染的原因究竟是什么呢?通過(guò)遙感探測(cè)發(fā)現(xiàn),每年10月到次年的3月期間,每2—3天在2公里以上的高空就有一股從西風(fēng)帶吹來(lái)的浮塵,當(dāng)它抵達(dá)華北平原上空后,由于地勢(shì)降低,風(fēng)速下降以后浮塵便會(huì)往下與污染物相混合,遭遇水汽后細(xì)粒子個(gè)體便迅速增大就造成大范圍高強(qiáng)度的污染現(xiàn)象。如果遇上南邊氣流比較強(qiáng)會(huì)形成華北地區(qū)持續(xù)多天的重污染天氣。若僅通過(guò)地面觀測(cè)的話恐怕難以得知這一現(xiàn)象的起因,在這些需要大尺度的觀測(cè)工作上,遙感無(wú)疑起到了不可替代的作用。

  ——水資源遙感——

  讓水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)估更真實(shí)

  水是萬(wàn)物生長(zhǎng)之本,湖泊更是自然的神作,但近些年,隨著我國(guó)工業(yè)和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展,江河湖泊面臨水質(zhì)污染的嚴(yán)峻問(wèn)題。

  能否利用遙感技術(shù)來(lái)進(jìn)行江河湖泊水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)呢?郭子祺說(shuō):“水體及其污染物質(zhì)的光譜特性是利用遙感信息進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)估的依據(jù)。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用遙感的方法估算水體污染的參數(shù),以監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化情況。” 此外,郭子祺介紹,利用遙感技術(shù)進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)與水體富營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià),存在很大的優(yōu)勢(shì):信息獲取快速、省時(shí)省力等特點(diǎn),不僅能夠較好的反映出研究水質(zhì)的空間分布特征,而且更有利于大面積水域的快速監(jiān)測(cè)。遙感技術(shù)無(wú)疑給湖泊環(huán)境變化研究帶來(lái)了福音。

  “在整個(gè)水資源管理方面,遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合,正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。”郭子祺告訴記者,“水質(zhì)的好壞有一個(gè)劃分指標(biāo),目前利用遙感技術(shù)獲得的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)反演精度還不高,還達(dá)不到環(huán)保部門(mén)的要求。如何使這一技術(shù)有效應(yīng)用呢?目前的做法是在測(cè)量區(qū)域布置一些水質(zhì)傳感器,通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可24小時(shí)連續(xù)測(cè)量水質(zhì)的多種參數(shù),用于提高水質(zhì)遙感反演精度,使其接近或達(dá)到相關(guān)行業(yè)要求。”

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