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丁愛軍: 為大氣污染“畫像”
發布時間:2020-01-28   來源:光明日報   點擊    字號:[ ]
    2019年年末,在南京大學上空流連數月的飛艇“大白鯨”,在履行科學使命的同時,也在全南京收獲了一眾“迷弟迷妹”。這只人見人愛的“白胖子”,學名叫“大載荷系留型浮空器”,俗稱飛艇,是南京大學大氣科學學院院長丁愛軍教授牽頭的首批國家重點研發計劃“大氣專項”——“我國東部沿海大氣復合污染天空地一體化監測技術”中用來做科學試驗的探測平臺。
    2012年6月南京出現的“黃泥天”和2013年年底全國范圍內大面積霧霾,讓丁愛軍及其團隊感到震撼,到底是什么原因導致污染能夠短時間內積累到如此嚴重的程度并且長時間難以消散?他們利用氣象學與環境化學交叉學科的優勢,基于觀測和計算機模擬,揭示出大氣中黑碳氣溶膠的“穹頂效應”,這一成果被美國雙周刊科學新聞雜志Science News撰文報道,在國際上引起強烈反響。“柴油、秸稈等不完全燃燒產生黑碳,因為大氣中有黑碳氣溶膠的存在,吸收太陽輻射,把能量滯留在大氣中,最后的結果就是靜穩天氣變得更穩定,使得城市污染排放被限制在更低高度。譬如,同樣的排放強度,原來污染可以到達1公里的高度,現在就只有500米,那么地面的污染濃度就翻倍了。如果我們優先減排黑碳,可以讓氣象條件變得更好,使得污染減排可以‘事半功倍’。”丁愛軍解釋道。
    這一發現也讓丁愛軍更加確信,污染不僅聚集在地面,同時也在不同的氣象條件下,可以在垂直方向上以及水平方向更大空間尺度上發生雙向交互作用,而立體探測是認識這些復雜的物理化學過程相互作用的關鍵。因此,2016年,他負責啟動了“我國東部沿海大氣復合污染天空地一體化監測技術”項目,2019年冬季這次為期近60天的大型觀測試驗則是該項目最后一次“大會演”和“大集成”。
    系留飛艇是這次試驗的核心平臺,它擺脫了地面測量系統的限制,可以進入到高空,對空氣上方的各項數據進行測量。相對于快速掠過的飛機,它最大的優勢就是滯空性能,可以停在空中,通過一個點上的上下移動,給大氣作“切片”。
    如果在近處看到飛艇,就會發現它的下方有一個吊籃,這只吊籃里搭載著的是200多公斤重的先進的氣溶膠質譜儀等,用來測量大氣中包括PM2.5在內的空氣污染物的化學組分以及影響PM2.5生成的氣體成分,這些數據將會為揭示污染成因提供非常重要的資料。
    除了飛艇之外,這次試驗還有多架飛機、無人機、海洋科考船、地面和高山站,分別在從京津冀到長三角的整個東部地區以及渤海、黃海和東海等地開展觀測,獲得了高質量的第一手科學數據,有望更好地認識我國東部秋冬季節大氣復合污染的成因,為大氣污染防治提供科學支撐。
    1月23日,農歷小年夜晚上8點,丁愛軍還在實驗室里忙碌。如今,外場試驗部分已經初步結束,他正在把大氣探測實驗數據進行集成和深入分析,以期為大氣污染防治提供更全面的技術支持和更科學、精準的治理方案。
    丁愛軍說,這個項目用的是當前最先進的探測技術和計算機模型,并且將二者有機結合,可以揭示很多以前從未認識的新機理。這些新的認識以及據此發展的新技術,不僅對我國當前大氣復合污染防治有用,也可以幫助其他國家尤其是“一帶一路”國家的大氣污染防治以及防災減災。

    (蘇雁)


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