近日牛金财富，南方科技大学海洋科学与工程系李莹副教授课题组在地球环境科学领域期刊 Environmental Science & Technology 以 Supplementary Journal Cover 形式发表了题为“Advancing Carbonaceous Aerosol Remote Sensing Across Asia-Oceania: Insights from Geostationary Satellite Retrievals”的文章，该研究首次实现了大范围碳质气溶胶浓度的小时级、高分辨率动态监测，为碳质气溶胶的传输、溯源和成因研究提供了重要的技术与数据支撑。
碳质气溶胶（如黑碳、有机碳）是细颗粒物PM₂.₅的关键组分，不仅威胁区域空气质量与公众健康，同时，其独特的光吸收特性使其气候效应不同于通常起冷却作用的光散射型气溶胶，而是成为一种类似温室气体的“温室颗粒物”， 通过吸收太阳辐射产生增温效应，进一步加剧全球气候变化。然而，传统地面站点观测难以捕捉其在大范围内的时空动态，已有卫星遥感技术也长期面临碳质气溶胶组分难以量化反演的挑战。
李莹副教授团队创新性地利用覆盖亚洲-大洋洲区域的静止气象卫星“向日葵8号”（Himawari-8）的高频观测数据，开发了一种基于临界反射率的新型算法，成功实现了对大范围碳质气溶胶浓度的小时级、高分辨率动态监测。相较于每日仅过境一两次的极轨卫星，静止卫星能对同一区域进行持续“凝视”，以前所未有的时间精度，追踪碳质气溶胶从日到夜的传输和演变过程。
图1 2018年平均及逐小时含碳气溶胶反演结果牛金财富，(a)为BC、(b)为OC的空间格局
该研究首次在亚洲-大洋洲尺度上实现了对碳质气溶胶的逐小时遥感定量反演，清晰揭示了其日变化规律和对人类活动（如早高峰排放）的快速响应。基于高分辨率卫星数据与创新算法，研究不仅实现了对黑碳（BC）、有机碳（OC）等组分的精确量化反演，更首次实现了基于卫星遥感对二次有机碳（SOC）的有效评估，从而能更精准地识别城市群、野火等不同排放源的贡献，并追踪污染物的跨境传输路径。
该研究有效弥补了地面站点稀疏区域的监测空白，突破了传统遥感技术在对碳质气溶胶，特别是其关键组分进行精确反演算法上的瓶颈，为区域大气环境评估提供了连续、高精度的数据集。研究所获得的精细化碳质气溶胶时空分布信息，为精准溯源大气污染物、科学评估区域污染防治措施效果以及更准确地评估气溶胶的气候效应提供了关键的技术与数据支撑。
图2 (a)为 2018年二次有机气溶胶（SOC）反演结果；(b)为 2018年碳质气溶胶浓度(BC、POC和SOC)的纬向变化；(c)为高中低SOC纬度区BC、POC和SOC含量占总碳浓度的比例的小时变化
论文第一作者为海洋科学与工程系副研究员包方闻博士，李莹为论文的通讯作者，南科大为论文第一单位。该研究得到了国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划、深圳市科技计划等项目的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.est.5c01120
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