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世博“大鲸鱼”变身环保气球 立体观测大气

图说:系留气球放飞进行大气观测。 来源:解放日报记者 徐瑞哲 摄

  还记得上海世博会那个被爱称为“大鲸鱼”的车载系留气球吗?这个为园区提供视频监视与预警应急的高空哨兵,也是我国第一个用于公共安保安防领域的系留气球产品。而昨天,它正式变身为可以长时间留空滞空的“环保预警机”,在华东理工大学奉贤校区海湾安家。由此,国内首个基于系留气球的垂直观测联合基地建成,填补了我国大气立体观测领域的技术空白。有了它,PM2.5是本地生成还是外地输送,将通过分层精测见分晓。

  无需充气,可连续工作7天

  据了解,作为国内唯一的民用大载荷系留气球平台,“大鲸鱼”在“后世博”时代完成了角色转换,被成功改造为适用于大气复合污染垂直观测的大平台。由于其作业高度达到千米,不能影响空中航路,几经选址终于在杭州湾之畔落户。记者在现场见到,系留气球更像一台飞艇,已拥有自己的放飞场。其充气体积达1600立方米,载荷重量达220多公斤。

  工程师介绍,目前国内主流垂直观测技术主要包括激光雷达、卫星遥感、探空气球、高塔和飞机等。但受准确性、可控性、载荷量、稳定性等诸多问题影响,这些监测手段在城市大气边界层研究方面都有较大局限。而这类系留气球靠惰性气体氦气升空,无需补充气体,即可不间断工作7天之久。它无自身动力,以放风筝的方式接受地面操控,依靠拉力高达9吨的缆绳收放,在空中超级稳定,且无二次污染。

  从300米到1000米,都在系留气球的监测范围内,基本覆盖了每日大气层的高度变化区域。由于它可以在任意高度停留,放飞过程也可以受控非常缓慢,就能测得近地面高度的本地污染源,以及远地面高度的外来污染源,精细分析出污染物结构,为判断、追溯和控制污染源提供科学依据。在它与地面相连的缆绳中,长距离光纤和电缆能够实时可靠地传送数据。

  为污染成因研究提供一手资料

  记者获悉,利用这一系统进行的试验中,科研团队先后于2013年冬季、2015年冬季以及2016年5月三次在华理奉贤校区实施了科学观测任务,成功捕捉到高空污染的水平输送、高架污染源扩散、垂直污染气团交换、边界层高度变化、臭氧传输和消耗等重要的大气污染现象和过程,为上海市乃至长三角区域开展环境空气污染成因和传输影响研究提供了第一手的高空原位观测资料,也为上海大气环境科学研究开创了新的技术示范窗口。

  市环保局总工程师罗海林透露,当前PM2.5污染防控形势不仅严峻,而且污染比以往更为快速地生成,有时一天之内跨越多个污染等级。这其中,除气象因素外,还有很多“疑难杂症”的病因要搞清楚。专家们表示,这一浮空平台基地力争为全国大气科研提供更为开放、更为成熟的合作创新平台。(据解放日报)

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