《环境与生活》杂志|薛勇院士：遥感反演助力大气污染防治( 三 )
【《环境与生活》杂志|薛勇院士：遥感反演助力大气污染防治】
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图｜2007年 ， 在法国普罗旺斯市 ， 薛勇参加中欧“龙计划”会议并做会议报告 。
薛勇院士介绍 ， 1995年5月 ， 国际欧亚科学院中国科学中心在北京成立 ， 2017年经中央机构编制委员会办公室批准为公益二类事业单位 。 目前 ， 国际欧亚科学院共有200余位在国际学术界中享有崇高地位的中国籍院士 。 这个实体有利于中国科学家在国际科技舞台发挥影响力、沟通与促进双边或多边政府间的科技交流与合作 。 “‘国际欧亚科学院院士’这个称号是对我个人研究工作的肯定 ， 亦是对国家科研水平、学校科研实力的认可 。 加入这个机构 ， 我可以第一时间接触最前沿的学术动态和高精尖的技术；与国际、国内顶尖科学家进行跨学科、高水平的创新融合；开展并参与更多高层次科技活动 ， 将我国有水平、有影响力的开创性成果推出去 。 这为我们团队产出高水平、高影响力的学术成果 ， 培养具有国际化视野的科研人才 ， 以及助力国家科技创新发展等 ， 都将大有裨益 。 ”
以卫星图像破译大气污染物“密码”
薛勇院士的团队主要从“遥感数据气溶胶反演”入手研究大气污染 。 气溶胶可分为一次气溶胶(以微粒形式直接从发生源进入大气 ， 如被风扬起的细灰和微尘)和二次气溶胶 。 二次气溶胶是指排到大气中的气态或颗粒态污染物发生化学反应(主要是紫外光、臭氧等引起的光化学反应)后 ， 形成新的大气颗粒物 。
气溶胶通过吸收、散射太阳辐射或通过参与云的微物理过程 ， 改变云的辐射特性 ， 进而影响地-气系统辐射平衡 ， 是影响全球气候变化的重要因子 。 薛院士告诉采访人员：“目前所知的大气污染、对全球气候变化的影响等 ， 主要是燃煤引起的 。 燃煤产生二氧化硫、二氧化氮 ， 如果发生二次化学反应就会产生气溶胶 ， 即使降低燃煤中硫的排放 ， 其他排放物也容易形成二次气溶胶 ， 燃煤造成的直接空气污染目前控制得较好 ， 而我们关注的是二次化学反应产生的气溶胶 。 ”
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图｜2003年 ， 在法国图卢斯市 ， 薛勇参加电气和电子工程师协会（IEEE）地球科学与遥感大会并作会议报告 ， 同时担任特邀分会主席和国际学术委员会委员 。
薛勇院士表示 ， 气溶胶是大气中性质最不稳定、化学成分最复杂的物质之一 。 科学家做气候变化研究时 ， 最先要回答的就是大气中有多少气溶胶 。 “这就需要创新的方式 。 我们的工作相当于破译污染物中的‘密码’ ， 第一步就是建立物理模型 。 光是一种电磁波 ， 透过大气到达地表 ， 反射到卫星传感器上 ， 我们用物理公式描述这个物理过程 ， 再结合不同物质在物理、化学方面的一些特性 ， 比如臭氧对某个波段的电磁波有很强的吸收效果、PM2.5对某个波段的电磁波有非常强的散射作用等 ， 建立不同的物理模型 ， 根据物理模型反过来演算出气溶胶的光学厚度、对地表的反射率、对太阳的短波辐射等 。 同时 ， 我们还借助很多地面测量来辅助反演 ， 比如设立地面站 ， 通过雷达的反射 ， 了解区域大气的轮廓线 ， 了解每一层大气的情况 ， 包括温度、风速、成分等 ， 将一些‘点’的具体情况与物理模型的‘面’结合 ， 进而算出整个区域的大气情况 。 搞清楚这些参数 ， 可用于研究全球气候变化、空气污染指数预报等 。 ”
薛勇院士介绍 ， 要破译卫星影像数据的信息 ， 有两种手段 。 传统的“目视解译”方式凭借人的眼睛 ， 依靠解译者的知识、经验和掌握的相关资料 ， 通过大脑分析、推理、判断 ， 提取遥感图像中有用的信息 。 “当年我在北京大学学遥感时 ， 计算机还没发展起来 ， 主要依靠目视解译 ， 比如拿到卫星照片后 ， 凭肉眼透过一种简单的镜片看出立体来 。 研究地质的人如果通过这种方式 ， 可以判断出某处地表的岩性、构造 ， 能‘定性’ ， 却不能‘定量’ ， 无法知道某类岩石的分布范围有多广 。 ”这就需要第二种手段“定量解译” 。
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