12月6日，澎湃新聞（www.nxos.com.cn）從中國(guó)氣象局獲悉，我國(guó)科研人員日前通過(guò)挖掘分析風(fēng)云氣象極軌衛(wèi)星上搭載的紅外高光譜大氣探測(cè)儀（HIRAS/FY-3D）觀測(cè)光譜的特點(diǎn)，探索建立了一套適用于風(fēng)云衛(wèi)星氨氣柱濃度的全物理反演算法，并成功獲得風(fēng)云氣象衛(wèi)星首幅大氣氨氣柱全球分布圖。

2020年1月，HIRAS/FY-3D衛(wèi)星觀測(cè)的全球白天氨氣柱總量濃度分布圖。中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所 圖

2020年1月，HIRAS/FY-3D衛(wèi)星觀測(cè)的全球白天氨氣柱總量濃度分布圖 圖片來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所

由中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所副研究員周敏強(qiáng)和中國(guó)氣象局研究員張興贏合作攻關(guān)，建立的適用于風(fēng)云衛(wèi)星氨氣柱濃度的全物理反演算法，在反演氨氣時(shí)可進(jìn)行臭氧、二氧化碳、水汽、地表溫度等干擾參數(shù)的同步反演。研究發(fā)現(xiàn)，紅外高光譜大氣探測(cè)儀可以很好地捕捉全球氨氣高值區(qū)，例如印度、西非等存在大量氨氣排放的地區(qū)，可獲得風(fēng)云氣象衛(wèi)星大氣氨氣柱分布圖。

森林作物的釋放、車輛尾氣的排放、化石燃料的燃燒……這些在我們?nèi)粘Ｉ钪兴究找?jiàn)慣的場(chǎng)景，都會(huì)悄無(wú)聲息地產(chǎn)生氨氣。氨氣在大氣中含量很少，卻是大氣中最重要的堿性氣體，在地球生物氮循環(huán)中扮演重要角色。它可與酸性氣體快速反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨等二次氣溶膠，是霧和霾期間大氣細(xì)顆粒物PM2.5的主要污染成分。銨鹽氣溶膠還會(huì)通過(guò)散射影響太陽(yáng)輻射，從而破壞地球輻射收支平衡，引起地球氣候變化，因此亟需實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氣的全球監(jiān)測(cè)。

然而，傳統(tǒng)的氨氣濃度獲取主要依賴于地面原位觀測(cè)，很難滿足氨氣高空間分布的要求，尤其是極地、沙漠、海洋、森林等地的數(shù)據(jù)獲取困難。

近年來(lái)，歐美相繼發(fā)射了多顆搭載有高光譜紅外觀測(cè)儀器（如IASI，CrIS）的衛(wèi)星，國(guó)外的科研團(tuán)隊(duì)根據(jù)歐美衛(wèi)星研發(fā)的相關(guān)算法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)氨氣濃度全球觀測(cè)。我國(guó)自主研制的風(fēng)云三號(hào)系列氣象極軌衛(wèi)星（FY-3）從其第四顆星開(kāi)始（風(fēng)云三號(hào)D星、E星、F星）也搭載了紅外高光譜大氣探測(cè)儀，為國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)氨氣全球探測(cè)提供了可能。

為了論證風(fēng)云衛(wèi)星氨氣觀測(cè)資料的可靠性，他們將HIRAS/FY-3D觀測(cè)結(jié)果與歐洲Metop-B衛(wèi)星上搭載的IASI衛(wèi)星的氨氣反演結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，并獲得了較好的一致性（R：0.28-0.73），兩者相差在其反演誤差范圍內(nèi)。該研究首次實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)風(fēng)云極軌衛(wèi)星氨氣濃度全球探測(cè)，證明了風(fēng)云氣象衛(wèi)星已經(jīng)具備了熱紅外高光譜定量探測(cè)全球氨氣濃度的能力，對(duì)于未來(lái)利用國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星發(fā)展實(shí)現(xiàn)對(duì)全球微量大氣化學(xué)成分的高精度定量遙感監(jiān)測(cè)具有重要指導(dǎo)意義。

“這次研究建立的反演算法雖已論證中國(guó)風(fēng)云氣象極軌衛(wèi)星全球氨氣定量遙感觀測(cè)的能力，但在海洋上和高緯度地區(qū)反演精度仍較低。這主要由于在海洋上氨氣的濃度低，傳感器捕捉到的氨氣信號(hào)弱；而在高緯度地區(qū)地表溫度低，熱對(duì)比度小，導(dǎo)致光譜噪聲大?！敝苊魪?qiáng)說(shuō)。

未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步改進(jìn)反演算法，引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，提升反演精度、提高海洋和高緯度地區(qū)的有效觀測(cè)數(shù)據(jù)，并將升級(jí)后的算法拓展應(yīng)用于風(fēng)云三號(hào)E星、F星等衛(wèi)星。