針對(duì)各地環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)估考核過(guò)程中均未將沙塵天氣過(guò)程期間數(shù)據(jù)剔除，環(huán)境保護(hù)部于2017年1月4日印發(fā)《受沙塵天氣過(guò)程影響城市空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)補(bǔ)充規(guī)定》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)定》）。依據(jù)《規(guī)定》，全國(guó)地級(jí)及以上城市環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)估、考核和排名過(guò)程中剔除沙塵天氣過(guò)程的影響。規(guī)定中提出“各地環(huán)保部門如遇沙塵天氣過(guò)程，當(dāng)天將沙塵天氣過(guò)程影響時(shí)段、影響范圍和其他佐證材料報(bào)送中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站。這些數(shù)據(jù)也將作為評(píng)價(jià)、考核和排名的重要依據(jù)?！薄兑?guī)定》中的佐證材料包括衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果、全國(guó)沙塵暴監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)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(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站工程師王帥說(shuō)：“當(dāng)沙塵天氣過(guò)程中沙塵源區(qū)城市PM10小時(shí)濃度持續(xù)兩個(gè)小時(shí)超600μg/m3，或持續(xù)1個(gè)小時(shí)超過(guò)1000μg/m3，可以剔除沙塵天氣過(guò)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(cè)數(shù)據(jù)。”

近年來(lái)，地基遙感的主動(dòng)探測(cè)手段，如激光雷達(dá)不僅能夠有效判識(shí)霧霾的空間分布，對(duì)沙塵天氣發(fā)生的過(guò)程、時(shí)間、沙團(tuán)輸入的高度、強(qiáng)度等特征，都可以進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。

1、什么是大氣顆粒物激光雷達(dá)呢？

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

2、激光雷達(dá)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(yán)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(qiáng)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(dá)結(jié)果上讀取沙塵信息呢？我們來(lái)分析三個(gè)案例。

案例分析一：L地經(jīng)歷的一次嚴(yán)重的沙塵過(guò)程（數(shù)據(jù)來(lái)源：L地站點(diǎn)）

① 沙塵爆發(fā)前：雷達(dá)圖像監(jiān)測(cè)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(shí)，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(shí)，沙團(tuán)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(guò)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(guò)境沙團(tuán)和沉降沙團(tuán)的過(guò)程監(jiān)控（數(shù)據(jù)來(lái)源：W地站點(diǎn)）

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

沙塵輸入過(guò)程的激光雷達(dá)監(jiān)測(cè)結(jié)果（W地）

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

② 沙團(tuán)2：出現(xiàn)在7日20時(shí)前后，高度5km處，沙團(tuán)強(qiáng)度大，沉降速率大，沙團(tuán)在8日7時(shí)沉降至大氣邊界層內(nèi)，與近地面污染物復(fù)合，屬于沉降沙團(tuán)。

③ 沙團(tuán)3：在沙團(tuán)2未沉降結(jié)束時(shí)，高空3km處發(fā)生第3次的污染團(tuán)的輸送。此沙團(tuán)向地面遷移過(guò)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(guò)境沙團(tuán)。

④沙團(tuán)4：出現(xiàn)在8日20時(shí)高空3.6~4.5km范圍內(nèi)出現(xiàn)第4次的沙團(tuán)輸入。此沙團(tuán)下沿最低高度至3km，既未與第3次的沙團(tuán)混合，也沒有能進(jìn)入邊界層內(nèi)與近地面的污染物混合，推測(cè)第3次和第4次輸送的污染團(tuán)與第1次的污染團(tuán)類似，屬于過(guò)境沙團(tuán)，對(duì)近地面的影響較小。

詳細(xì)可參閱【伍德俠, 宮正宇, 潘本鋒,等. 顆粒物激光雷達(dá)在大氣復(fù)合污染立體監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè), 2015(5).】

案例分析三：沙塵傳輸?shù)募す饫走_(dá)組網(wǎng)觀測(cè)

基于單站點(diǎn)的雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)沙團(tuán)的時(shí)間、高度和強(qiáng)度特征進(jìn)行分析，基于多臺(tái)雷達(dá)組成的雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)沙團(tuán)的傳輸路徑、時(shí)間相位以及沉降的特征進(jìn)行監(jiān)控，并及時(shí)預(yù)警。2016年3～5日中央氣象臺(tái)的沙塵落區(qū)預(yù)報(bào)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(dá)組網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)布設(shè)在北京、無(wú)錫、上海、福州、武漢和鄭州等地的大氣顆粒物監(jiān)測(cè)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速解析，實(shí)時(shí)結(jié)果如下圖所示，沙塵到達(dá)北京、鄭州和武漢等地的時(shí)間、高度、強(qiáng)度和沙塵團(tuán)輪廓的演化有很大的不同和較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。

中央氣象臺(tái)的沙塵落區(qū)預(yù)報(bào)

激光雷達(dá)組網(wǎng)點(diǎn)位布設(shè)

沙塵傳輸?shù)募す饫走_(dá)組網(wǎng)觀測(cè)結(jié)果

致謝：衷心感謝中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站、河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、福建省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站、蘭州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站、武漢市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、福州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站、無(wú)錫新吳區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站的大力支持。