霾层厚度观测有了新产品
发布时间:2016/12/26 9:59:39     来源:中国气象报社 作者:王晨 孙楠 赵培涛 季承荔     点击量:      字体:T T T

  12月19日,在中央电视台《新闻联播》后的《天气预报》栏目中,一张直观、清晰的“北京城区霾层厚度监测”图表出现在屏幕上。横轴代表时间点,纵轴表示霾厚度并配以消光系数。通过主持人深入浅出的讲解与科普,公众对激光雷达霾层厚度观测建立起感性认识。将激光雷达霾厚度观测产品直接呈现给公众并服务于人们的生活,让人叫好。

  针对近日全国出现的较大范围重污染天气,中国气象局气象探测中心充分发挥在激光雷达观测上的技术优势,依托正在开展的超大城市综合观测试验,联合中科院安徽光机所、北京理工大学、安徽蓝盾光电子股份有限公司等单位,组建了北京地区激光雷达观测网,并在北京理工大学、北京南郊、健德桥等地开展激光雷达霾观测试验。连日来,北京地区共计十余个激光雷达系统展开了联合协同观测,实时监控观测北京地区霾层厚度变化,获取了丰富的大气垂直高度资料及气溶胶颗粒相关信息等。同时,探测中心及相关单位还对激光雷达综合观测数据进行加工处理,制作出霾层厚度观测产品等。

  在开展观测数据服务工作的同时,观测服务效益也凸显。在连日重污染天气期间,气象探测中心对激光雷达观测数据进行加工处理,每日制作北京地区霾层厚度激光雷达观测产品,供中央电视台的《天气预报》栏目中使用。

  实地探访:红色预警中的霾观测试验

  12月20日,北京市启动重污染红色预警的第五天,北京局地能见度不足50米。当日21时,PM2.5浓度达到417微克/立方米,空气质量状况为严重污染。记者探访了北京理工大学激光雷达技术实验室。该实验室联合中国气象局气象探测中心,通过激光雷达系统进行霾探测试验,分析霾厚度等数据。

  还没走进北京理工大学,远远就能看见高空中一束绿光。这束绿光就是大气温度探测转动拉曼激光雷达发射的激光,能够探测大气中的温度、风场等信息,并通过捕捉光衰减的信号,探测大气粒子,并对探测信号进行反演,分析霾的厚度、粒子浓度以及不同高度的水平能见度等。

  如果天气好的话,绿色激光柱看起来不会很亮。但由于当晚污染严重,大气中有很多细小颗粒物,光散射增强,因此光柱很亮。

  据实验室相关负责人介绍,在晴朗的夜空中,该激光雷达能够探测30公里的大气。但在严重的霾天气中,激光能量大大衰减,只能探测约两公里。截至12月20日,该实验已经持续了三天。连续的探测试验可以分析霾的变化情况。探测数据显示,20日21时北京雾-霾厚度约为0.49公里。

  据了解,激光雷达在我国气象观测领域尚未业务化,多处于试验运行阶段。激光雷达的好处是可以持续探测高空气象要素,有的激光雷达甚至能探测上百公里。但一方面,“北京的污染天气对雷达的损耗太严重了”;另一方面,如何更好地反演激光雷达接收信号,从而获得更准确的探测数据,也是科学家努力的方向。

  该试验是在由中国气象局气象探测中心牵头的超大城市综合气象观测试验的框架下开展的。超大城市综合气象观测试验可以获取霾厚度等相关资料,提供环境气象服务观测产品,加强观测和预报之间互动,重点解决城市短临预报和环境气象服务中的关键技术问题。