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探访生态环境部卫星监测中心 揭秘大气治理中来自太空的力量
时间:2019/2/22 15:08:42  来源:本站原创  点击:109

 

    随着打赢蓝天保卫战三年行动计划全面启动,大气污染治理进入攻坚阶段。我们强力推进能源结构、交通运输结构、工业结构的优化升级,降低污染物排放;同时严厉打击环境违法行为,清退散乱污企业,做好重污染来临时的应急减排,降低污染浓度,缩短污染时间。所有的这些措施,都源自科技的强力支撑。其中一股科技力量就来自距离地面几百公里的太空。

记者最近探访生态环境部卫星环境应用中心大气部,了解这里的工作人员是如何利用卫星来助力大气污染治理。作为生态环境部最年轻的其中一个业务科研单位,卫星中心成立不到十年,但已经开展秸秆焚烧、沙尘、颗粒物、污染气体、散煤燃烧、散乱污企业监管等领域的遥感监测和数据应用研究,累计为生态环境部相关司局和地方合作单位提交报告5200多期,在区域大气污染防治、重污染应急监测等方面发挥了重要作用。

10余颗卫星不间断传回遥感影像

记者日前来到海淀区北清路附近的生态环境部卫星环境应用中心,运管部工作人员初东迎着北风,攀上简易的扶梯来到楼顶,检查卫星接收天线的运行情况。记者注意到,楼顶除了有我们熟悉的卫星接收“锅盖”外,还有一个圆球。初东径直走向圆球,打开了一扇小门,原来“圆球”内是一个更大的“锅盖”。“圆球里的锅盖是极轨卫星接收天线,为了跟踪接收不同轨道的卫星数据,它安装有可以驱动天线转动的电机装置。天线外加上圆球罩可以有效防止雨雪影响电机,并且防尘。”她说,这座极轨卫星接收天线口径为4.2米,能接收8颗不同轨道的卫星数据,只要卫星过境,天线会根据预先设置好的接收策略自动跟踪,接收到的数据会传输到楼内的数据接收中心,供各业务部门使用。

2008年我国成功发射环境一号A、B星,2009年中编办批准成立环保部卫星中心,2012年环境一号C星发射,2013年环境遥感全面进入业务化运行……如今,服务大气、水等环境要素治理的中外卫星已经超过10颗,包括高分一号、高分二号、风云三号等,他们不间断从太空传回最新的遥感影像,以高分二号卫星为例,它距地面600多公里,空间分辨率可达0.8米,“通过它我们甚至可以发现地面上那些没有苫盖到位的渣土运输车,实现高精度监管。”大气部正高级工程师毛慧琴对记者说。

用卫星治理大气,光设备尖端还不够,还得有会用的人。大气部负责人厉青告诉记者,高学历人才密集是整个卫星中心的一大特点,以大气部为例,工作人员半数以上具有博士研究生学历。

两大应用助力大气污染治理

让卫星在大气治理中发挥最大作用,是这些年来卫星中心工作人员一直努力的目标。经过持续不断的探索,他们已经初步实现对全国秸秆焚烧火点、沙尘、颗粒物、污染气体等大气环境的常态遥感监测以及数据分析应用。毛慧琴说,利用卫星助力大气污染治理,总结起来主要有两大应用。

应用1:立体监测评价大气治理效果

首先是评价各地区空气质量的状况以及减排效果,为下一步大气治理提供技术支撑。毛慧琴说,由于地面空气质量监测站是呈点状分布,卫星在天上运行,可以“片”状扫描地面大气环境,科研人员利用大气遥感反演技术,并结合地面站点数据和空气质量模式系统,可以点面结合、时空连续地对空气质量进行立体监测和分析。

自2013年开始,卫星中心大气部持续5年对近地面PM2.5浓度区域分布情况进行日常遥感观测。2017年的PM2.5年均浓度分布图显示,京津冀地区通过多年治理,PM2.5改善非常明显,但汾渭平原的改善幅度相对较小。去年生态环境部在部署秋冬季大气治理强化攻坚行动中,将汾渭平原纳入其中。

去年11月23日至26日,一次空气重污染过程袭扰京津冀及周边地区。污染苗头刚起,就被天上的卫星发现了。大气部工程师陈辉对记者说,遥感影像显示,污染气团最早在河北中南部地区形成,之后污染气团整体面积越来越大,局部污染累积加重,最终在气象条件和地理环境的作用下在太行山前聚集。“我们的卫星每天“扫描”两次,一直密切关注污染气团的动态变化情况。”陈辉说,令人稍许欣慰的是,这次污染虽然整体影响范围较大,但卫星监测反馈,PM2.5浓度始终没有出现爆发性增长和“爆表”现象,“说明各地这些年来的污染减排和这次的重污染应急措施发挥作用了。”

应用2:发现异常提交热点网格,助力环境执法

其次是高精度遥感筛查,有效识别疑似“散乱污”企业。

去年生态环境部启动“千里眼”计划,该计划通过卫星遥感等先进的技术手段,找出京津冀及周边“2+26”城市、汾渭平原、长三角地区等重点区域PM2.5浓度比较高的地方,进行重点监管。远在千里之外,也可以第一时间发现哪些地方有环境问题,从而提高监管效能,有效解决环境执法人员数量少、监管区域大、不能及时发现问题等困难。在“千里眼”计划中,卫星的作用非常关键。

大气部正高级工程师王中挺告诉记者,他们利用卫星遥感资料,开展区域重污染高发指数分析,根据污染高发指数,精细化提取并筛选出1公里乘以1公里的重点督查网格,同时结合高分辨率卫星图像,可以识别疑似“散乱污”企业。

厉青介绍,为支撑生态环境部2018-2019年蓝天保卫战重点区域强化督查第二阶段在汾渭平原的督查,他们对汾渭平原的热点网格及疑似“散乱污”企业进行了筛选分析,从汾渭平原11座城市中共获取热点网格2032个,疑似“散乱污”企业554处,提供给相关执法检查部门,有力地支持了此次强化督查。

去年3月9日至14日,京津冀及周边地区出现大范围重污染天气,大气部根据3月12日的卫星监测结果,选取污染较重的北京市、石家庄市、郑州市、焦作市等共14个城市,每个城市选取污染物浓度较高的网格,并结合高分辨率卫星影像进行筛选,共筛选出600个污染浓度异常的热点网格,提交给当时的环保部环监局,为环境执法提供技术支撑。

新卫星提升监测水平,将加大对温室气体监测研究

去年5月9日,我国成功发射高分五号卫星,这是我国光谱分辨率最高的卫星,也是世界首颗能实现对大气和陆地综合观测的全谱段高光谱卫星。它搭载了大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气主要温室气体监测仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪等一批先进的仪器设备,可以进一步增加我国的环境监测能力。此外,生态环境部为主用户的高光谱观测卫星、大气环境监测卫星工程已立项启动研制,高精度温室气体综合探测卫星即将立项,这些后续卫星将持续助力大气环境监测、监管和环保执法。

厉青告诉记者,下一步他们将充分利用高分系列卫星,加强大气治理的科研攻坚,助力打赢蓝天保卫战。如结合卫星遥感数据,对京津冀及周边、汾渭平原等重点区域的企业无组织排放进行动态监管。毛慧琴说,他们曾经用卫星“盯”上京津冀及周边某城市的一家钢铁厂,按照规定,它的物料必须堆放在一个密闭的空间里,但从去年7月份一直到10月份,这家钢铁厂的物料一直露天堆放,未建设密闭工棚,也没有苫盖,“这属于无组织排放控制措施不到位,属于整改对象。”她说。

此外大气部未来的另一项研究重点是温室气体。毛慧琴告诉记者,在全球变暖的大背景下,各国对温室气体排放日益重视,我国也明确提出了尽快实现温室气体排放达到峰值、然后回落的目标。要实现减排,就要搞清楚二氧化碳、甲烷等温室气体浓度及排放特征。我们可以用高分辨率卫星遥感监测结合大气化学模式数值模拟,研究它们的时空分布,为未来的减排决策提供科学依据。”毛慧琴说。

来源 北京晚报 记者 张航 编辑 丁肇文

 

 

 

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