針對各地環(huán)境空氣質(zhì)量評估考核過程中均未將沙塵天氣過程期間數(shù)據(jù)剔除，環(huán)境保護部于2017年1月4日印發(fā)《受沙塵天氣過程影響城市空氣質(zhì)量評價補充規(guī)定》（以下簡稱《規(guī)定》）。依據(jù)《規(guī)定》，全國地級及以上城市環(huán)境空氣質(zhì)量評估、考核和排名過程中剔除沙塵天氣過程的影響。規(guī)定中提出“各地環(huán)保部門如遇沙塵天氣過程，當天將沙塵天氣過程影響時段、影響范圍和其他佐證材料報送中國環(huán)境監(jiān)測總站。這些數(shù)據(jù)也將作為評價、考核和排名的重要依據(jù)。”《規(guī)定》中的佐證材料包括衛(wèi)星環(huán)境應用中心遙感監(jiān)測結(jié)果、全國沙塵暴監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)以及氣象部門發(fā)布的沙塵信息等。在沙塵天氣的扣除條件和篩選方法上，中國環(huán)境監(jiān)測總站工程師王帥說：“當沙塵天氣過程中沙塵源區(qū)城市PM10小時濃度持續(xù)兩個小時超600μg/m3，或持續(xù)1個小時超過1000μg/m3，可以剔除沙塵天氣過程影響區(qū)域范圍內(nèi)源區(qū)城市及下游城市顆粒物監(jiān)測數(shù)據(jù)。”

近年來，地基遙感的主動探測手段，如激光雷達不僅能夠有效判識霧霾的空間分布，對沙塵天氣發(fā)生的過程、時間、沙團輸入的高度、強度等特征，都可以進行有效監(jiān)測。

1、什么是大氣顆粒物激光雷達呢？

大氣顆粒物激光雷達像“探針”一樣，通過不斷地向大氣中發(fā)射激光束，掃描大氣中的信息，通過與顆粒物和氣態(tài)分子相互作用后產(chǎn)生散射光來獲取不同高度處污染物的濃度分布信息，類似醫(yī)學上的“CT”技術(shù)，不同的是，激光雷達獲取的是污染物的空間垂直分布。

2、激光雷達提供什么數(shù)據(jù)呢？

① 消光系數(shù)：反映污染程度，消光系數(shù)值越高，代表球形粒子污染程度越嚴重。

② 退偏振度：反映沙塵的不規(guī)則程度，沙塵的退偏振度約0.2-0.4。

③ 顆粒物質(zhì)量濃度空間分布：給出不同高度處PM10和PM2.5質(zhì)量濃度。

④ 能見度：給出垂直、水平能見度視程。

⑤ 外源性污染物強度：外源傳輸?shù)妮斔屯亢途值匚廴镜恼急取?/p>

3、如何從激光雷達結(jié)果上讀取沙塵信息呢？我們來分析三個案例。

案例分析一：L地經(jīng)歷的一次嚴重的沙塵過程（數(shù)據(jù)來源：L地站點）

① 沙塵爆發(fā)前：雷達圖像監(jiān)測顯示，9日白天污染程度較輕，近地面有一定的塵漂浮。

② 沙塵爆發(fā)期：夜間22時，近地面的退偏振度突然增大，消光系數(shù)也有伴隨增大的現(xiàn)象，L地區(qū)的粗顆粒程度明顯增加，近地面的PM10由250μg/m3升至1500μg/m3，沙塵天氣加劇。

③ 沙塵消散：沙塵天氣持續(xù)至10日夜間22時，沙團中的粗顆粒明顯沉降，退偏振度和消光系數(shù)明顯減弱，污染物濃度下降，特別是PM10濃度，回落到750μg/m3，經(jīng)歷11日的持續(xù)沉降和過境，沙塵天氣的影響基本消除，PM10濃度回落到250μg/m3。

案例分析二：過境沙團和沉降沙團的過程監(jiān)控（數(shù)據(jù)來源：W地站點）

顆粒物激光雷達在判識外源性沙塵的另一個重要依據(jù)，是其出現(xiàn)的高度與近地面的污染物分布無明顯的重合。下圖是激光雷達捕獲到的一次多層沙團過境和與地面復合的結(jié)果。近地面的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PM濃度高值與沙團2沉降融合有密切關(guān)系。

沙塵輸入過程的激光雷達監(jiān)測結(jié)果（W地）

① 沙團1： 出現(xiàn)在6日16時，高度4.2km處，沉降過程中沙團的下沿距地面約2.1km，尚未進入大氣邊界層內(nèi)，屬于過境沙團，對近地面的影響較小。

② 沙團2：出現(xiàn)在7日20時前后，高度5km處，沙團強度大，沉降速率大，沙團在8日7時沉降至大氣邊界層內(nèi)，與近地面污染物復合，屬于沉降沙團。

③ 沙團3：在沙團2未沉降結(jié)束時，高空3km處發(fā)生第3次的污染團的輸送。此沙團向地面遷移過程中，在1.2km處與地面污染物有明顯分界，未發(fā)生融合，屬過境沙團。

④沙團4：出現(xiàn)在8日20時高空3.6~4.5km范圍內(nèi)出現(xiàn)第4次的沙團輸入。此沙團下沿最低高度至3km，既未與第3次的沙團混合，也沒有能進入邊界層內(nèi)與近地面的污染物混合，推測第3次和第4次輸送的污染團與第1次的污染團類似，屬于過境沙團，對近地面的影響較小。

詳細可參閱【伍德俠, 宮正宇, 潘本鋒,等. 顆粒物激光雷達在大氣復合污染立體監(jiān)測中的應用[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2015(5).】

案例分析三：沙塵傳輸?shù)募す饫走_組網(wǎng)觀測

基于單站點的雷達可以實現(xiàn)對沙團的時間、高度和強度特征進行分析，基于多臺雷達組成的雷達網(wǎng)絡，可以對沙團的傳輸路徑、時間相位以及沉降的特征進行監(jiān)控，并及時預警。2016年3～5日中央氣象臺的沙塵落區(qū)預報如下圖所示。為有效捕獲此次沙塵污染傳輸，我司利用激光雷達組網(wǎng)平臺，對布設在北京、無錫、上海、福州、武漢和鄭州等地的大氣顆粒物監(jiān)測激光雷達數(shù)據(jù)進行快速解析，實時結(jié)果如下圖所示，沙塵到達北京、鄭州和武漢等地的時間、高度、強度和沙塵團輪廓的演化有很大的不同和較強的關(guān)聯(lián)性。

中央氣象臺的沙塵落區(qū)預報

激光雷達組網(wǎng)點位布設

沙塵傳輸?shù)募す饫走_組網(wǎng)觀測結(jié)果

致謝：衷心感謝中國環(huán)境監(jiān)測總站、河南省環(huán)境監(jiān)測中心、上海市環(huán)境監(jiān)測中心、福建省環(huán)境監(jiān)測中心站、蘭州市環(huán)境監(jiān)測站、武漢市環(huán)境監(jiān)測中心、福州市環(huán)境監(jiān)測中心站、無錫新吳區(qū)環(huán)境監(jiān)測站的大力支持。