记者22日从中国科学院大气物理研究所获悉，来自该所和中国气象局等单位的研究人员，基于最优估计理论研发了一套氨气浓度的反演算法，并成功将该算法应用于风云三号D星的高光谱红外大气探测仪，获得了风云气象卫星首幅全球氨气浓度分布图。相关研究成果在线发表于《大气科学进展》杂志。
氨气是地球大气中一种化学性质活泼的微量气体，别看它在大气中的含量很少，却是大气中最重要的碱性气体，在地球生物氮循环中扮演重要角色。“氨气可以与酸性气体快速反应，生成硫酸铵和硝酸铵等二次气溶胶。这些铵盐气溶胶是雾霾期间大气细颗粒物PM2.5的主要组成成分。”论文第一作者、中国科学院大气物理研究所副研究员周敏强介绍。
更重要的是，铵盐气溶胶还会通过散射影响太阳辐射，从而破坏地球辐射收支平衡，引起地球气候变化。“因此，亟须实现对铵盐气溶胶的全球监测。然而，以往的地基观测数据有限，难以满足需要，尤其是极地、沙漠、海洋、森林等地的数据获取困难。”周敏强直言。
利用氨气红外波段的特征吸收光谱，可以通过遥感的手段进行氨气浓度探测。随着红外高光谱探测技术的发展，欧美相继发射了多颗高光谱红外观测卫星。我国的风云3系列气象卫星从4号星开始也搭载了红外高光谱大气探测仪，为国产卫星实现氨气全球探测提供了可能。
为此，周敏强和中国气象局张兴赢研究员密切合作，获得了风云气象卫星首幅大气中氨气浓度的全球分布图。结果表明，红外高光谱大气探测仪可以很好地捕捉全球氨气高值区。
同时，研究人员将风云卫星的氨气观测结果与欧洲IASI卫星的氨气观测结果进行了比较。“比较结果显示，两者具有较好的一致性，证明了我国自主的风云气象卫星已经具备了定量探测全球氨气浓度的能力。”论文通讯作者张兴赢说，这项研究对于利用国产卫星发展实现对全球大气微量化学成分的高精度定量遥感监测具有指导意义。
（中国科学院大气物理研究所供图）
