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近日，2022年度中国生态环境十大科技进展评选结果公布，中国气象科学研究院副院长车慧正牵头的团队所做“大气气溶胶光学组分定量遥感及其环境气候效应研究”，因其在加强生态环境保护、促进绿色发展中的重要作用，成功入选。

自2020年9月22日我国提出“双碳”目标，针对全球变暖成因及应对措施的研究高效开展，认知也更加深刻。除了大气中的二氧化碳等温室气体，大气气溶胶对温度时空变化的影响逐渐被重视。

大气气溶胶是悬浮在气体中的固体、液体微粒与气体载体组成的多相体系，气溶胶粒子通过对太阳短波辐射和地球长波辐射的散射和吸收，影响地球和大气圈的能量平衡，进而影响地球气候系统；气溶胶粒子作为云的凝结核可以改变云的微物理结构而影响云的辐射特性和降水，进而影响水循环。因此，定量刻画气溶胶组分对大气污染环境监测、天气—气候效应评估等具有重要科学意义。

然而，全球大气气溶胶不仅在空间和时间尺度上变异很大，而且由于排放源众多，导致其化学组分非常复杂，传统检测手段无法获取其准确的变化规律。车慧正介绍，当前，通过遥感方法获取气溶胶信息，主要靠卫星和地面观测，但是二者在空间覆盖、时间演变、垂直分布等多维尺度上不连续，协同观测方法匮乏，亟须建立“星—地”协同一体化监测方法，研制时空连续且高精度“光学—物理—化学组分”综合数据集。

为此，车慧正团队围绕大气气溶胶光学组分定量遥感及其环境气候效应，攻关并突破了气溶胶组分柱浓度定量遥感反演关键技术。通过耦合不同组分粒径、形状、混合状态等模型，解决了气溶胶和地表参数同时反演的技术难题，建立了国产卫星气溶胶组分定量反演新算法，填补了我国在卫星获取气溶胶组分方面的技术空白，实现了我国卫星遥感气溶胶由普通的光学特性到一般的PM2.5浓度、再到组分浓度精细化定量刻画的跨越，为认识雾—霾污染过程中气溶胶的环境效应提供了新视角。

在卫星反演的基础上，该团队进一步拓展到地基反演气溶胶组分，建立了星基高覆盖、地基高频次的气溶胶组分“星—地”协同监测新方法，实现了反演算法先验假设一致、约束参数动态更新、求解和质控方案统一的有机融合。利用该方法，团队研制了全球空间连续的高精度气溶胶组分卫星遥感产品，构建了时间连续的分钟级地基气溶胶组分数据集，填补了国际上地基遥感气溶胶组分的空白，由美国国家航空航天局官方产品的10类60个参数，增加到12类74个气溶胶参数。

基于对气溶胶环境气候影响的科学认识，团队通过组分反演关键技术和产品，揭示了气溶胶不同组分和粒径大小对大气环境污染影响的时空特征，阐明了人为气溶胶对全球不同区域大气环境污染的定量贡献。该研究在汤加火山喷发近实时高时空分辨率的监测中发挥了重要作用，揭示了其三维演变规律和传输路径，发现了喷发高度、大气环流条件与短期气候效应之间的联系。

全球气溶胶组分数据产品自去年7月公开共享以来，被下载使用近1200次。沙尘产品被世界气象组织应用，提高了沙尘预报精度。同时，相关气溶胶长期变化的成果还被列入中国气候变化蓝皮书。目前，其成果已经推广到十余家业务单位和科研院所，支撑提升国产卫星精度、开展环境遥感监测、应对气候变化等国家重大需求。

（作者：张艺博 责任编辑：张林）

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