一種簡潔靈活的模塊化多 參數(shù)空氣質(zhì)量連續(xù)
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【經(jīng)濟熵增定律的一課】共聚聚光科技,共話大變局全球秩序重構(gòu)下的危與機,探索制造業(yè)發(fā)展新路徑
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產(chǎn)品展示
更多大氣顆粒物激光雷達成為霧霾和沙塵天氣監(jiān)測多面手
針對各地環(huán)境空氣質(zhì)量評估考核過程中均未將沙塵天氣過程期間數(shù)據(jù)剔除,環(huán)境保護部于2017年1月4日印發(fā)《受沙塵天氣過程影響城市空氣質(zhì)量評價補充規(guī)定》(以下簡稱《規(guī)定》)。依據(jù)《規(guī)定》,全國地級及以上城市環(huán)境空氣質(zhì)量評估、考核和排名過程中剔除沙塵天氣過程的影響。規(guī)定中提出“各地環(huán)保部門如遇沙塵天氣過程,當(dāng)天將沙塵天氣過程影響時段、影響范圍和其他佐證材料報送中國環(huán)境監(jiān)測總站。這些數(shù)據(jù)也將作為評價、考核和排名的重要依據(jù)。”《規(guī)定》中的佐證材料包括衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心遙感監(jiān)測結(jié)果、全國沙塵暴監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)以及氣象部門發(fā)布的沙塵信息等。在沙塵天氣的扣除條件和篩選方法上,中國環(huán)境監(jiān)測總站工程師王帥說:
“當(dāng)沙塵天氣過程中沙塵源區(qū)城市PM10小時濃度持續(xù)兩個小時超過600μg/m3,或持續(xù)1個小時超過1000μg/m3,可以剔除沙塵天氣過程影響區(qū)域范圍內(nèi)源區(qū)城市及下游城市顆粒物監(jiān)測數(shù)據(jù)。近年來,地基遙感的主動探測手段,如激光雷達不僅能夠有效判識霧霾的空間分布,對沙塵天氣發(fā)生的過程、時間、沙團輸入的高度、強度等特征,都可以進行有效監(jiān)測。
1、什么是大氣顆粒物激光雷達呢?
大氣顆粒物激光雷達像“探針”一樣,通過不斷地向大氣中發(fā)射激光束,掃描大氣中的信息,通過與顆粒物和氣態(tài)分子相互作用后產(chǎn)生散射光來獲取不同高度處污染物的濃度分布信息,類似醫(yī)學(xué)上的“CT”技術(shù),不同的是,激光雷達獲取的是污染物的空間垂直分布。
雙波長三通道雷達
掃描雷達
2、激光雷達提供什么數(shù)據(jù)呢?
消光系數(shù):反映污染程度,消光系數(shù)值越高,代表球形粒子污染程度越嚴重。
退偏振度:反映沙塵的不規(guī)則程度,沙塵的退偏振度約0.2-0.4。
顆粒物質(zhì)量濃度空間分布:給出不同高度處PM10和PM2.5質(zhì)量濃度。
能見度:給出垂直、水平能見度視程。
外源性污染物強度:外源傳輸?shù)妮斔屯亢途值匚廴镜恼急取?br />3、如何從激光雷達結(jié)果上讀取沙塵信息呢?我們來分析兩個案例。
案例分析一:過境沙團和沉降沙團的過程監(jiān)控(數(shù)據(jù)來源:中科光電無錫站點)
顆粒物激光雷達在判識外源性沙塵的另一個重要依據(jù),是其出現(xiàn)的高度與近地面的污染物分布無明顯的重合。下圖是激光雷達捕獲到的一次多層沙團過境和與地面復(fù)合的結(jié)果。近地面的結(jié)果發(fā)現(xiàn),PM濃度高值與沙團2沉降融合有密切關(guān)系。
圖 沙塵輸入過程的激光雷達監(jiān)測結(jié)果(無錫)
沙團1: 出現(xiàn)在6日16時,高度4.2km處,沉降過程中沙團的下沿距地面約2.1km,尚未進入大氣邊界層內(nèi),屬于過境沙團,對近地面的影響較小。
沙團2:出現(xiàn)在7日20時前后,高度5km處,沙團強度大,沉降速率大,沙團在8日7時沉降至大氣邊界層內(nèi),與近地面污染物復(fù)合,屬于沉降沙團。
沙團3:在沙團2未沉降結(jié)束時,高空3km處發(fā)生第3次的污染團的輸送。此沙團向地面遷移過程中,在1.2km處與地面污染物有明顯分界,未發(fā)生融合,屬過境沙團。
沙團4:出現(xiàn)在8日20時高空3.6~4.5km范圍內(nèi)出現(xiàn)第4次的沙團輸入。此沙團下沿zui低高度至3km,既未與第3次的沙團混合,也沒有能進入邊界層內(nèi)與近地面的污染物混合,推測第3次和第4次輸送的污染團與第1次的污染團類似,屬于過境沙團,對近地面的影響較小。
詳細可參閱【伍德俠, 宮正宇, 潘本鋒,等. 顆粒物激光雷達在大氣復(fù)合污染立體監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2015(5).】
案例分析二:沙塵傳輸?shù)募す饫走_組網(wǎng)觀測
基于單站點的雷達可以實現(xiàn)對沙團的時間、高度和強度特征進行分析,基于多臺雷達組成的雷達網(wǎng)絡(luò),可以對沙團的傳輸路徑、時間相位以及沉降的特征進行監(jiān)控,并及時預(yù)警。為有效捕獲此次沙塵污染傳輸,中科光電利用激光雷達組網(wǎng)平臺,對布設(shè)在北京、無錫、上海、福州、武漢和鄭州等地的大氣顆粒物監(jiān)測激光雷達數(shù)據(jù)進行快速解析。
激光雷達組網(wǎng)點位布設(shè)
沙塵傳輸?shù)募す饫走_組網(wǎng)觀測結(jié)果
致謝:衷心感謝中國環(huán)境監(jiān)測總站、河南省環(huán)境監(jiān)測中心、上海市環(huán)境監(jiān)測中心、福建省環(huán)境監(jiān)測中心站、蘭州市環(huán)境監(jiān)測站、武漢市環(huán)境監(jiān)測中心、福州市環(huán)境監(jiān)測中心站、無錫新吳區(qū)環(huán)境監(jiān)測站的大力支持。