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上海大载荷系留气球垂直观测平台在京津冀地区成功升空

点击次数:243次  发布时间:2019-01-14

  2018年12月15日凌晨2点,上海市环境监测中心和中国电子科技集团第三十八研究所以及中国科学院大气物理研究所相关技术人员冒着零下8℃严寒,连续16小时作业一次性完成囊体充气和挂架合拢。

搭载气溶胶和气象在线监测仪器的系留气球平台航拍图

  中午12:00,根1000米大气污染物化学组分和气象参数垂直探空曲线出现在计算机屏幕上,标志着以大载荷系留气球垂直观测平台为核心的大边界层污染加强观测实验在河北省望都县全面启动。

2018年12月15日600米、800米存在污染物高空传输

  本次大型联合实验为国家重点研发计划项目《陆地边界层大气污染垂直探测技术》的重点观测任务。该项目由中国科学院大气物理研究所胡非教授主持,参加单位有中国环境监测总站、上海市环境监测中心、深圳市环境监测中心、北京大学、中山大学、中国科学院合肥物质科学研究院、中国气象局北京城市气象研究所、南京大学和南京信息工程大学等九家单位。

  本次投入实验的大型系留气球长32米,体积为1900立方米,有效载荷220公斤,升空高度可达1200米,是目前国内wei一的一个民用大载荷大气污染观测平台,艇上载有常规“六要素”二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、PM2.5、总挥发性有机物,以及气溶胶质谱、粒径谱、黑炭和颗粒物计数等气溶胶化学组分实时观测仪器,同时还搭载有风速、风向,温度、湿度、气压、三维湍流脉动风速脉动温度等气象要素观测仪器。

  2018年12月15日气溶胶化学组分垂直分布图,仪器:ACSM,表明近地面燃煤和生物质气溶胶排放的有机颗粒物和硫酸盐、黑炭贡献显著,硝酸盐则高空传输和地面累积同步存在。

  自2012年以来,在上海市环境监测中心的带领下,由华东理工大学、南京大学、中国电子科技集团第38所和上海民防办等五家单位组成的科研团队联合科技攻关,历经坎坷,最终将2010年上海世博会科技创新成果——安防气球系统改造为适用于大气环境科学研究的垂直观测平台,成为了一个悬置在边界层空域中的高空大气“超级站”。该系统于2013年、2015年、2016年5月、2017年和2018年在上海先后完成了3次冬季气溶胶污染和2次夏季臭氧污染垂直观测试验研究。团队连续攻克了高空与地面不间断供电、数据实时传输、高稳定度在线大气观测挂架设计、大气污染物和气象多维度数据同步集成、倒挂式颗粒物采样气路设计等多重技术难关,逐步探索和形成了一套以数值模型预报为指导、地基观测设备实时配套的近低空大气垂直科学观测方案,成功实现了在边界层高度的大气污染物的定点定时观测,弥补了在大气边界层高度长时间连续稳定观测的空白,为我国区域复合型大气污染成因和传输影响研究提供了一个全新的高空观测技术手段。

  本次在京津冀地区开展的规模较大的多平台、多要素大气边界层综合观测试验,是上海市环境监测中心将该系统成功移植到京津冀地区,将获得冬季重污染期间点面结合、三维立体的大气污染垂直分布信息。系留气球垂直观测平台所获得的宝贵的手高空边界层内的污染物和气象参数的原位观测资料,将为不同大气污染探测设备的对比校验、数据质量控制、数据融合和归一化、标准化研究,以及大气污染模式的发展提供帮助。该实验和科学装备引发了大气科学研究界的高度关注,12月19日,张远航院士、柴发合教授等一行专家专程赶赴望都实验现场指导,听取课题负责人霍俊涛工程师关于气球垂直观测系统的详细介绍,并充分肯定了该科学观测系统对我国大气科学研究的重大意义。

  “仓庚于飞,熠耀其羽”,大载荷系留气球大气和气象垂直观测平台的成功研发和稳定运行,为大气预测预报、污染预警和雾霾治理提供了一把新的解密钥匙,是我国大气环境科学研究大装备的又一重要标志性成果。上海市环境监测中心的技术人员们,不畏艰辛,攻坚克难,为保障祖国的绿水蓝天、建设生态家园贡献自己的力量!

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