连江县大气环境监测与气象预报服务

陈兴 彭旻芬

摘要：连江县地处福建省东部沿海,闽江口北岸，东与台湾、马祖列岛一衣带水，西傍省会福州、南扼闽江入海口、北控闽浙通道，区位条件突出,是福建省最早设置的5个县份之一，也是我国的“鱼米之乡”，作为海峡西岸经济区的省会中心城市的重要组成部分，是福建省、福州市实施闽江口新增长区域发展战役的重要地区。随着近年来连江经济的不断发展，大气环境也不断恶化，出现了赤潮等各种次生灾害，监测的市场不断扩大，而此项任务的预报服务是近年来天气预报中刚刚兴起的，它能使服务更加体贴人。为了能够更好的服务于连江县的经济建设以及居民的日常生活，做好大气环境监测与预报服务很有必要。

关键词：赤潮大气环境监测 气象灾害 遥感监测红外线

Abstract: LianJiangXian in fujian province, is located in the east coast of north of minjiang river mouth, east and Taiwan, whereas matsu islands, west alongside fuzhou, south of minjiang river estuaries, which BeiKong MinZhe channel, geographical location is outstanding, is the first of the five set in fujian province XianFen, and also one of China's "the land of fish and rice", as the channel west bank economic zone of the capital of the central city is an important part of fujian province, fuzhou implementation of minjiang river mouth new growth in important areas of the battle of regional development. In recent years, with LianJiang the continuous development of the economy, and the atmospheric environment worsening, the emergence of a red tide and all kinds of other secondary disasters, monitoring of the market continuously expanding, and the task of forecast service is in recent years the forecast of the emerging, it can make services more considerate. In order to better serve the LianJiangXian economic construction, People's Daily life, completes the atmospheric environmental monitoring and forecast service is very necessary.

Keywords: red tide atmospheric environment monitoring meteorological disasters infrared remote sensing monitoring

中圖分类号：[P951]文献标识码：A 文章编号：

前言

连江县总面积4280平方公里，其中海域面积3112平方公里、陆域面积1168平方公里，属亚热带海洋性季风气候，具有温润潮湿、四季分明、夏长冬短、雨量适中、台风频繁、夏旱突出、三寒明显的特点，立体气候差异较显著。近年来，随着城市建设的加快、城市人口的剧增和经济迅猛的发展，在全球气候变化的大背景下，各种极端天气气候条件频繁发生，气象灾害造成的损失和影响不断加重，气象灾害的突发性、反常性和不可预见性日益突出。随着我县未来经济总量和人口密集度的增加，气象灾害对经济社会安全运行和人民生命财产安全构成更加严重的威胁。

连江县依山临海地形复杂，台风、暴雨、大风（龙卷风）、雷电、冰雹、高温、干旱、寒潮、霜冻、低温阴雨和大雾等灾害性天气频发。由此引起的山洪、泥石流、山体滑坡、坍塌等地质灾害以及森林火灾、海洋赤潮等次生灾害的发生发展也较为严重。据相关部门统计，气象灾害造成的损失占所有自然灾害总损失的百分之八十以上。防御气象灾害已经成为我县公共安全的重要组成部分，成为政府履行社会管理和公共服务职能的重要体现。

灾害性天气频发，大气环境监测随着社会的需求越来越受到政府的重视。大气环境质量监测、大气污染防治、大气环境科学及工程的研究，都必须是在科学、准确地测定大气环境参数的基础上进行。而环境监测又离不开监测仪器。大气环境监测仪器主要用于大气环境质量监测和相关污染源监测等方面，是环保源头信息传输的依据，也是大气环境质量评价、大气环境质量监控和环境科学管理的必要手段，同时也是实现环保装备机电一体化，提高大气污染治理设备自动化水平的重要环节。

1.大气环境与监测现状

由于大气污染造成的全球环境空气CO2浓度增高，致使气候变暖；硫氧化物等的过量排放，使酸沉降的范围有增无减；人类活动大量排放氟利昂类（CFC）化合物，破坏大气中的臭氧，形成“臭氧空洞”。这已形成广为人知的极为严重的现代全球环境问题。随着城市空气污染日益加剧，空气中有毒有害物的污染也逐步加强，而且这部分污染所造成的危害更隐蔽，机理更复杂。如大气细微颗粒物（PM2.5）、多环芳烃（PAHs）、半挥发和挥发性有机物（二恶英等）是典型的代表，它们不仅有很强的毒性，而且对人体内分泌系统有干扰作用，许多大气污染物有致畸、致癌和致突变作用，对人类的生存和繁衍构成了严重的威胁。

随着大气环境污染的日趋严重，为防治污染，保护大气环境，一些发达国家开始针对大气环境监测进行研究工作。到上世纪七十年代左右，许多发达国家相继建立了大气监测与管理系统，实现了对一定地区多点、实时、连续的大气环境监测，尤其是对大的工业锅炉、烟尘、粉尘等较严重的大气污染源的在线连续联网监测。目前，美国已经建立了由 250 个国家级监测站和众多的州县级监测站组成的监测网络，利用计算机、传感器、自动控制等多项先进技术，构成了由联邦政府统一管理、覆盖全国范围的大气污染自动监测网络。联邦政府将全国分为十几个大气监测区域，监测区域内的各个州、市的监测点构成子监测系统，通过互联网将各监测点的测量数据随时发送政府的大气监测中心，并由中心服务器进行数据处理和储存到数据库中。各监测点针对各种大气中的污染物含量设置了超标报警系统，如果发现企业的某种污染物如硫化氢浓度超过了设定的排放标准，监测系统就会发出报警信号，并将超标污染物的信息数据传输到相关的监管部门。

但我国由于经济发展相对落后，难以对环保进行真正的有效投入。到 2000 年左右，国家环保总局确定把建设空气质量自动监测网络系统作为工作重点，开展全国环境监测建设规划，并逐步建立重点城市的空气质量日报，开始实施 130 个城市的环境空气质量监测系统的建设项目。

2.大气环境监测与预报技术

2.1监测方案

福建省的大部分县市的气象服务站站均开展对TSP、细颗粒物（PM1、PM10）、酸沉降、黑炭、能见度、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、臭氧（O3）、一氧化碳（CO）、大气辐射、二氧化碳（CO2）、气溶胶光学特性等项目的定位连续监测，并同步开展气象要素观测，连江县也于2010年在全县22个乡镇布设了气象自动观测点。监测方法和仪器有大气颗粒物观测、酸沉降观测、能见度监测、部分反应性气体、温室气体CO2监测气、溶胶浊度观测、气溶胶光学厚度观测、辐射观测、地面常规观测等十项。

2.2监测技术手段

2.2.1遥感监测

大气环境遥感监测技术按其工作方式可分为被动式遥感监测和主动式遥感监测，被动式遥感监测主要依靠接收大气自身所发射的红外光波或微波等辐射而实现对大气成分的探测;主动式遥感监测是指由遥感探测仪器发出波束、次波束与大气物质相互作用而产生回波，通过检测这种回波而实现对大气成分的探测。

目前，利用被动式空基遥感对大气环境监测主要包括：对臭氧层的监测，对大气气溶胶和温室气体如CO2、甲烷(CH4)的监测，对大气主要污染物、大气热污染源以及突发性大气污染事故如沙尘暴等的监测。大气环境污染主要体现在大气污染物上，大气污染物的种类约有数千种已发现有危害作用，而被人们注意到的有100多种，其中大部分为有机物。笔者为了论述方便，将大气污染的主要污染物按污染区域及污染性质分为3大类，第1类为区域性污染的大气污染物，主要有SO2、氮氧化物、大气颗粒物(包括可吸入颗粒物)、有机污染物等;第2类为灾害性大气污染，如沙尘暴、有毒气体的泄漏等;第3类为在全球变化中起着不可忽视作用的污染物，如对流层气溶胶、臭氧(O3)、CO2、甲烷(CH4)等。

大气环境的主动式空基遥感监测主要是星载或机载的微波雷达。此外，还有微波高度计和微波散射计。主动式雷达是由发射机通过天线在很短的时间内向目标物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接受目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。不同物体，回波信号的振幅、位相不同，故接受处理后，可测出目标地物的方向、距离等数据。目前，许多国家都制定了空间雷达探测计划，美国NASA于1993年首先利用机载的探测雷达监测了大气中气溶胶的分布，1998年NASN再次利用载有雷达的极轨卫星测量了大气中的气溶胶、水汽、臭氧等成分；1994年，Bourdon.A在希腊雅典利用机载差分吸收雷达测量了雅典市上空的光化学雾，获得了一些大气污染物空间分布数据，如SO2、NO2、O3和气溶胶等的分布，取得了较好的效果。

2.2.2红外线传感技术

红外吸收型气体传感器主要是基于不同气体对光的吸收频谱范围不同而构成的。根据光学谱吸收理论，许多化合物分子在红外波段都具有一定的吸收带，分子本身的原子结构决定了吸收带的强弱及所在的波长范围，化合物的分子对红外光谱内某一个或某一组特定波段内的辐射有选择地吸收形成特征吸收带。当不同波长的红外光线照射到某一气体时，某些波长的光强被气体选择性的吸收而减弱，从而形成红外光谱吸收带；因此，当知道某种物质的红外光谱吸收带时，便能从中获得该物质在红外区的吸收波长峰值。

3.新兴的监测方式

由于连江县属于临海地区，在对大气环境监测时就可以采用潜艇大气环境监测技术。我国潜艇空气成分分析技术主要经历了检定管分析技术、EPR-IR-TC分析技术、色谱法分析技术(GC)及质谱法分析技术等阶段。从20世纪70年代开始我国潜艇装备了3种固定式分析仪器：热导氢分析仪、顺磁氧分析仪和红外二氧化碳分析仪，用来分析舱室大气中最重要的成分。1982年又装备了艇用色谱仪，能分析9种大气组分。另外，还陆续配置了能分析12种气体的检定管分析器和测氢计、便携式氢、氧分析仪、一氧化碳分析仪等。

最新发展的质谱分析仪器是基于陆用设备发展而成的，整个质谱仪由多通道采样系统、校准系统、真空系统、分析系统、数据处理系统、电气和控制系统组成其分析过程为：在2个相对的极杆之间加电压(U+Vcosωt)，在另2个相对的极杆上加电压-(U+Vcosωt)。与前述双聚焦仪的静电分析器类似，离子进入可变电后，只有具合适的曲率半径的离子可以通过中心小孔到达检测器，满足式(1)和式(2)。改变U和V并保持U/V比值一定，可实现不同m/z离子的检测。

4.气象预报服务

加强大气环境监测，离不开气象预报服务。近年来，针对日渐严重的大气污染等事件，连江县加大投资力度，投入相当资金，出台了连江县气象灾害防御规划，随着气象卫星、天气雷达、数值天气预报产品的不断研发应用和自动气象观测系统建设的初具规模，气象监测预报技术水平也不断提高，气象灾害预警信息覆盖面与服务面不断拓宽，电视、电台、电话、传真、手机短信、气象网站、气象终端触摸机、LED电子显示屏等现代信息传播手段的广泛应用，多部门联动的大气环境与气象灾害防御机制建设取得初步进展，社会经济效益日益显著。

总结

对大气环境的监测与服务还需要采取更先进的手段，从而获得更加精确的数据。一般情况下我们都是从地面监测大气，那么我们也可以利用卫星来观察与监测，从高空中获得大气的数据。同时要加大了解连江县大气环境对气象预报服务工作提出的新需求，建立大气环境天氣预报预警平台，充分发挥已建气象灾害预警预报平台的科技带头作用，通过发展天气数值预报模式，完善风暴潮数值预报模式、海雾中尺度模式，利用立体气象探测体系获取的观测事实，探索高空－大气相互作用机制和天气系统演变的精细化过程，提高大气环境气象预报的精细化水平，建立适合发展要求的大气环境天气预报预警平台。同时要完善政府主导、部门联动和社会参与的新体制，举全社会之力，共同做好为完美大气环境的气象服务工作。相信有了良好的监测合作，连江县的天空会更蓝和更美。

参考文献

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