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大气颗粒物激光雷告竣为雾霾和沙尘天气监测多面手
宣布时间：2017-03-01
来源：
浏览量：8675
针对各地环境空气质量评估考核过程中均未将沙尘天气过程期间数据剔除，环境�；げ坑�2017年1月4日印发《受沙尘天气过程影响都市空气质量评价增补规定》（以下简称《规定》） 。依据《规定》，全国地级及以上都市环境空气质量评估、考核和排名过程中剔除沙尘天气过程的影响 。规定中提出“各地环保部门如遇沙尘天气过程，当天将沙尘天气过程影响时段、影响范围和其他佐证质料报送中国环境监测总站 。这些数据也将作为评价、考核和排名的重要依据 。”《规定》中的佐证质料包罗卫星环境应用中心遥感监测结果、全国沙尘暴监测网监测数据以及气象部门宣布的沙尘信息等 。在沙尘天气的扣除条件和筛选要领上，中国环境监测总站工程师王帅说：
“当沙尘天气过程中沙尘源区都市PM10小时浓度连续两个小时凌驾600μg/m3，或连续1个小时凌驾1000μg/m3，可以剔除沙尘天气过程影响区域范围内源区都市及下游都市颗粒物监测数据 。近年来，地基遥感的主动探测手段，如激光雷达不仅能够有效判识雾霾的空间漫衍，对沙尘天气发生的过程、时间、沙团输入的高度、强度等特征，都可以进行有效监测 。
1、什么是大气颗粒物激光雷达呢？
大气颗粒物激光雷达像“探针”一样，通过不停地向大气中发射激光束，扫描大气中的信息，通过与颗粒物和气态分子相互作用后发生散射光来获取差异高度处污染物的浓度漫衍信息，类似医学上的“CT”技术，差异的是，激光雷达获取的是污染物的空间垂直漫衍 。
双波长三通道雷达
扫描雷达
2、激光雷达提供什么数据呢？
消光系数：反映污染水平，消光系数值越高，代表球形粒子污染水平越严重 。
退偏振度：反映沙尘的不规则水平，沙尘的退偏振度约0.2-0.4 。
颗粒物质量浓度空间漫衍：给出差异高度处PM10和PM2.5质量浓度 。
能见度：给出垂直、水平能见度视程 。
外源性污染物强度：外源传输的输送通量和局地污染的占比 。
3、如何从激光雷达结果上读取沙尘信息呢？我们来分析两个案例 。
案例分析一：过境沙团和沉降沙团的过程监控（数据来源：中科光电无锡站点）
颗粒物激光雷达在判识外源性沙尘的另一个重要依据，是其泛起的高度与近地面的污染物漫衍无明显的重合 。下图是激光雷达捕捉到的一次多层沙团过境和与地面复合的结果 。近地面的结果发现，PM浓度高值与沙团2沉降融合有密切关系 。
沙团2：泛起在7日20时前后，高度5km处，沙团强度大，沉降速率大，沙团在8日7时沉降至大气界限层内，与近地面污染物复合，属于沉降沙团 。
沙团3：在沙团2未沉降结束时，高空3km处发生第3次的污染团的输送 。此沙团向地面迁移过程中，在1.2km处与地面污染物有明显分界，未发生融合，属过境沙团 。
沙团4：泛起在8日20时高空3.6~4.5km范围内泛起第4次的沙团输入 。此沙团下沿最低高度至3km，既未与第3次的沙团混合，也没有能进入界限层内与近地面的污染物混合，推测第3次和第4次输送的污染团与第1次的污染团类似，属于过境沙团，对近地面的影响较小 。
详细可参阅【伍德侠, 宫正宇, 潘本锋,等. 颗粒物激光雷达在大气复合污染立体监测中的应用[J]. 中国环境监测, 2015(5).】
案例分析二：沙尘传输的激光雷达组网视察
基于单站点的雷达可以实现对沙团的时间、高度和强度特征进行分析，基于多台雷达组成的雷达网络，可以对沙团的传输路径、时间相位以及沉降的特征进行监控，并及时预警 。为有效捕捉此次沙尘污染传输，中科光电利用激光雷达组网平台，对布设在北京、无锡、上海、福州、武汉和郑州等地的大气颗粒物监测激光雷达数据进行快速解析 。
激光雷达组网点位布设
沙尘传输的激光雷达组网视察结果
致谢：衷心谢谢中国环境监测总站、河南省环境监测中心、上海市环境监测中心、福建省环境监测中心站、兰州市环境监测站、武汉市环境监测中心、福州市环境监测中心站、无锡新吴区环境监测站的鼎力支持 。
“当沙尘天气过程中沙尘源区都市PM10小时浓度连续两个小时凌驾600μg/m3，或连续1个小时凌驾1000μg/m3，可以剔除沙尘天气过程影响区域范围内源区都市及下游都市颗粒物监测数据 。近年来，地基遥感的主动探测手段，如激光雷达不仅能够有效判识雾霾的空间漫衍，对沙尘天气发生的过程、时间、沙团输入的高度、强度等特征，都可以进行有效监测 。
1、什么是大气颗粒物激光雷达呢？
大气颗粒物激光雷达像“探针”一样，通过不停地向大气中发射激光束，扫描大气中的信息，通过与颗粒物和气态分子相互作用后发生散射光来获取差异高度处污染物的浓度漫衍信息，类似医学上的“CT”技术，差异的是，激光雷达获取的是污染物的空间垂直漫衍 。
双波长三通道雷达
扫描雷达
消光系数：反映污染水平，消光系数值越高，代表球形粒子污染水平越严重 。
退偏振度：反映沙尘的不规则水平，沙尘的退偏振度约0.2-0.4 。
颗粒物质量浓度空间漫衍：给出差异高度处PM10和PM2.5质量浓度 。
能见度：给出垂直、水平能见度视程 。
外源性污染物强度：外源传输的输送通量和局地污染的占比 。
3、如何从激光雷达结果上读取沙尘信息呢？我们来分析两个案例 。
案例分析一：过境沙团和沉降沙团的过程监控（数据来源：中科光电无锡站点）
颗粒物激光雷达在判识外源性沙尘的另一个重要依据，是其泛起的高度与近地面的污染物漫衍无明显的重合 。下图是激光雷达捕捉到的一次多层沙团过境和与地面复合的结果 。近地面的结果发现，PM浓度高值与沙团2沉降融合有密切关系 。
图 沙尘输入过程的激光雷达监测结果（无锡）
沙团1： 泛起在6日16时，高度4.2km处，沉降过程中沙团的下沿距地面约2.1km，尚未进入大气界限层内，属于过境沙团，对近地面的影响较小 。沙团2：泛起在7日20时前后，高度5km处，沙团强度大，沉降速率大，沙团在8日7时沉降至大气界限层内，与近地面污染物复合，属于沉降沙团 。
沙团3：在沙团2未沉降结束时，高空3km处发生第3次的污染团的输送 。此沙团向地面迁移过程中，在1.2km处与地面污染物有明显分界，未发生融合，属过境沙团 。
沙团4：泛起在8日20时高空3.6~4.5km范围内泛起第4次的沙团输入 。此沙团下沿最低高度至3km，既未与第3次的沙团混合，也没有能进入界限层内与近地面的污染物混合，推测第3次和第4次输送的污染团与第1次的污染团类似，属于过境沙团，对近地面的影响较小 。
详细可参阅【伍德侠, 宫正宇, 潘本锋,等. 颗粒物激光雷达在大气复合污染立体监测中的应用[J]. 中国环境监测, 2015(5).】
案例分析二：沙尘传输的激光雷达组网视察
基于单站点的雷达可以实现对沙团的时间、高度和强度特征进行分析，基于多台雷达组成的雷达网络，可以对沙团的传输路径、时间相位以及沉降的特征进行监控，并及时预警 。为有效捕捉此次沙尘污染传输，中科光电利用激光雷达组网平台，对布设在北京、无锡、上海、福州、武汉和郑州等地的大气颗粒物监测激光雷达数据进行快速解析 。
激光雷达组网点位布设
沙尘传输的激光雷达组网视察结果
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