上海大載荷系留氣球垂直觀測(cè)平臺(tái)在京津冀地區(qū)成功升空
2018年12月15日凌晨2點(diǎn)，上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心和中國(guó)電子科技集團(tuán)第三十八研究所以及中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所相關(guān)技術(shù)人員冒著零下8℃嚴(yán)寒，連續(xù)16小時(shí)作業(yè)一次性完成囊體充氣和掛架合攏。
搭載氣溶膠和氣象在線監(jiān)測(cè)儀器的系留氣球平臺(tái)航拍圖
中午12：00，根1000米大氣污染物化學(xué)組分和氣象參數(shù)垂直探空曲線出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)屏幕上，標(biāo)志著以大載荷系留氣球垂直觀測(cè)平臺(tái)為核心的大邊界層污染加強(qiáng)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)在河北省望都縣全面啟動(dòng)。
2018年12月15日600米、800米存在污染物高空傳輸
本次大型聯(lián)合實(shí)驗(yàn)為國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目《陸地邊界層大氣污染垂直探測(cè)技術(shù)》的重點(diǎn)觀測(cè)任務(wù)。該項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所胡非教授主持，參加單位有中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站、上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、深圳市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、北京大學(xué)、中山大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、中國(guó)氣象局北京城市氣象研究所、南京大學(xué)和南京信息工程大學(xué)等九家單位。
本次投入實(shí)驗(yàn)的大型系留氣球長(zhǎng)32米，體積為1900立方米，有效載荷220公斤，升空高度可達(dá)1200米，是目前國(guó)內(nèi)wei一的一個(gè)民用大載荷大氣污染觀測(cè)平臺(tái)，艇上載有常規(guī)“六要素”二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、PM2.5、總揮發(fā)性有機(jī)物，以及氣溶膠質(zhì)譜、粒徑譜、黑炭和顆粒物計(jì)數(shù)等氣溶膠化學(xué)組分實(shí)時(shí)觀測(cè)儀器，同時(shí)還搭載有風(fēng)速、風(fēng)向，溫度、濕度、氣壓、三維湍流脈動(dòng)風(fēng)速脈動(dòng)溫度等氣象要素觀測(cè)儀器。
2018年12月15日氣溶膠化學(xué)組分垂直分布圖，儀器：ACSM，表明近地面燃煤和生物質(zhì)氣溶膠排放的有機(jī)顆粒物和硫酸鹽、黑炭貢獻(xiàn)顯著，硝酸鹽則高空傳輸和地面累積同步存在。
自2012年以來(lái)，在上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心的帶領(lǐng)下，由華東理工大學(xué)、南京大學(xué)、中國(guó)電子科技集團(tuán)第38所和上海民防辦等五家單位組成的科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合科技攻關(guān)，歷經(jīng)坎坷，終將2010年上海世博會(huì)科技創(chuàng)新成果——安防氣球系統(tǒng)改造為適用于大氣環(huán)境科學(xué)研究的垂直觀測(cè)平臺(tái)，成為了一個(gè)懸置在邊界層空域中的高空大氣“超級(jí)站”。該系統(tǒng)于2013年、2015年、2016年5月、2017年和2018年在上海先后完成了3次冬季氣溶膠污染和2次夏季臭氧污染垂直觀測(cè)試驗(yàn)研究。團(tuán)隊(duì)連續(xù)攻克了高空與地面不間斷供電、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、高穩(wěn)定度在線大氣觀測(cè)掛架設(shè)計(jì)、大氣污染物和氣象多維度數(shù)據(jù)同步集成、倒掛式顆粒物采樣氣路設(shè)計(jì)等多重技術(shù)難關(guān)，逐步探索和形成了一套以數(shù)值模型預(yù)報(bào)為指導(dǎo)、地基觀測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)配套的近低空大氣垂直科學(xué)觀測(cè)方案，成功實(shí)現(xiàn)了在邊界層高度的大氣污染物的定點(diǎn)定時(shí)觀測(cè)，彌補(bǔ)了在大氣邊界層高度長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定觀測(cè)的空白，為我國(guó)區(qū)域復(fù)合型大氣污染成因和傳輸影響研究提供了一個(gè)全新的高空觀測(cè)技術(shù)手段。
本次在京津冀地區(qū)開展的規(guī)模較大的多平臺(tái)、多要素大氣邊界層綜合觀測(cè)試驗(yàn)，是上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心將該系統(tǒng)成功移植到京津冀地區(qū)，將獲得冬季重污染期間點(diǎn)面結(jié)合、三維立體的大氣污染垂直分布信息。系留氣球垂直觀測(cè)平臺(tái)所獲得的寶貴的手高空邊界層內(nèi)的污染物和氣象參數(shù)的原位觀測(cè)資料，將為不同大氣污染探測(cè)設(shè)備的對(duì)比校驗(yàn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)融合和歸一化、標(biāo)準(zhǔn)化研究，以及大氣污染模式的發(fā)展提供幫助。該實(shí)驗(yàn)和科學(xué)裝備引發(fā)了大氣科學(xué)研究界的高度關(guān)注，12月19日，張遠(yuǎn)航院士、柴發(fā)合教授等一行專家專程趕赴望都實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，聽取課題負(fù)責(zé)人霍俊濤工程師關(guān)于氣球垂直觀測(cè)系統(tǒng)的詳細(xì)介紹，并充分肯定了該科學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)我國(guó)大氣科學(xué)研究的重大意義。
“倉(cāng)庚于飛，熠耀其羽”，大載荷系留氣球大氣和氣象垂直觀測(cè)平臺(tái)的成功研發(fā)和穩(wěn)定運(yùn)行，為大氣預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、污染預(yù)警和霧霾治理提供了一把新的解密鑰匙，是我國(guó)大氣環(huán)境科學(xué)研究大裝備的又一重要標(biāo)志性成果。上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心的技術(shù)人員們，不畏艱辛，攻堅(jiān)克難，為保障祖國(guó)的綠水藍(lán)天、建設(shè)生態(tài)家園貢獻(xiàn)自己的力量！