世界地球日呼吁環保 科學儀器撬動小破球（大氣篇）

上天入地下海，曾經只能在奇幻題材作品當中描摹的畫面，如今正在一點一點為人類所實現。譬如，過年期間上映的國產科幻電影《流浪地球》鋪設了一個宏偉的不可能計劃：帶著地球逃離太陽系。然而，一段在建規模大的水電站——白鶴灘水電站的視頻，卻令網友不得不驚呼：《流浪地球》中的發動機和地下城真的能造出來！
 

 
世界地球日(大氣篇)
 
　　當然，《流浪地球》所表現的并非只有人類非凡的創造力，更多的是對地球未來發展問題的探討。雖然電影中描述的太陽毀滅現象目前還不可能出現，但是氣候變暖、臭氧空洞、海洋污染、淡水短缺、生物銳減等等由人類活動引起的一系列環境問題，正在*破壞我們的地球家園。盡管很多環境問題依然嚴峻，但是人類上天入地下海的本領越來越強，越來越多難題得以攻克。作為保護環境的重要技術工具，科學儀器功不可沒。今天是2019年4月22日，正值第50個世界地球日，不妨跟著小編來看看，科學儀器究竟是如何“上天入地下海”，保護賴以生存的“小破球”。
 
　　在《流浪地球》中，觀影者印象深刻的場景可能就是主角走出地下城看到的世界，也就是現在人們所居住的地球表層。曾經熟悉的東方明珠塔被冰川覆蓋，浩渺無邊的江河湖海變成了一片冰原，無數未能進入地下城的人被凍結在了深深的冰層之下。然而，類似的極寒天氣卻在電影上映的同時，發生在了太平洋彼岸。美國部分地區低氣溫驟降至零下50多度，密歇根湖凍成冰海，尼亞加拉大瀑布被凍住，芝加哥渡輪成了破冰船……這種由氣候變暖和大氣污染導致的天氣已經不再罕見。
 
　　為了挽救大氣環境，人們根據地面大氣監測、衛星遙感、氣象觀測提供的數據，成功制定出一系列行之有效的大氣污染防治計劃。雖然我國環境監測儀行業起步較晚，技術基礎相對薄弱，但是隨著需求的大幅增長，國產環境監測儀器迎來了高速發展。尤其是在色譜、質譜、電化學等分析技術以及人工智能、大數據等新興技術的合力推動下，環境監測領域卓有成效。
 
　　作為這片領域當中的重要分支，大氣監測儀器的技術含量也大有提升。從采集大氣污染物的采樣器、采樣儀，到實時觀測大氣環境的空氣質量自動監測系統，再到分析污染物成分的氣體分析儀，各類大氣監測儀器都在發揮著重要作用。不過，目前大氣環境監測依然以人工采樣和實驗室分析為主，未來有待于向自動化、智能化和網絡化為主的監測方向發展。單純的地面大氣監測也將逐漸與遙感監測相結合，擴展監測領域。
 
　　沒錯，遙感監測就是上文提及的衛星遙感，即通過航空或衛星等收集環境的電磁波信息對遠離的環境目標進行監測識別環境質量狀況的技術。相比于以近地分布為主的地面環境監測，遙感監測對于環境信息的獲取更為快速和全面。目前，已經發射了多顆衛星用于遙感監測，主要包括氣溶膠及顆粒污染物、污染氣體、溫室氣體、大氣輻射等方面的研究。去年發射上空的高分五號衛星就搭載了三臺用于遙感監測的大氣探測載荷。這三臺載荷分別為大氣痕量氣體差分吸收光譜儀(EMI)、大氣主要溫室氣體監測儀(GMI)和大氣氣溶膠多角度偏振探測儀(DPC)，能夠承擔污染氣體、溫室氣體和顆粒物污染的觀測任務。
 
　　此外，氣象觀測也是大氣環境監測的重要數據來源。目前，除了自動氣象站、自動雨量站、百葉箱、溫濕度記錄儀等地面氣象觀測儀器，科研人員還發明了探空儀、天氣雷達等高空氣象探測儀，對大氣環境進行多方位監測。以雷達為例，近期通過科技部驗收的“大氣細粒子與臭氧時空探測激光雷達系統研制與應用示范”項目，就是將激光雷達技術應用于大氣環境實時監測。未來，氣象觀測還將繼續通過各類氣象儀器，為大氣污染趨勢分析與大氣環境評估、提出控制污染方案、研究大氣污染規律和開展大氣物理科學研究提供科學依據。