2019年年末，在南京大學上空流連數(shù)月的飛艇“大白鯨”，在履行科學使命的同時，也在全南京收獲了一眾“迷弟迷妹”。這只人見人愛的“白胖子”，學名叫“大載荷系留型浮空器”，俗稱飛艇，是南京大學大氣科學學院院長丁愛軍教授牽頭的首批國家重點研發(fā)計劃“大氣專項”——“我國東部沿海大氣復合污染天空地一體化監(jiān)測技術(shù)”中用來做科學試驗的探測平臺。
2012年6月南京出現(xiàn)的“黃泥天”和2013年年底全國范圍內(nèi)大面積霧霾，讓丁愛軍及其團隊感到震撼，到底是什么原因?qū)е挛廴灸軌蚨虝r間內(nèi)積累到如此嚴重的程度并且長時間難以消散？他們利用氣象學與環(huán)境化學交叉學科的優(yōu)勢，基于觀測和計算機模擬，揭示出大氣中黑碳氣溶膠的“穹頂效應(yīng)”，這一成果被美國雙周刊科學新聞雜志Science News撰文報道，在國際上引起強烈反響。“柴油、秸稈等不完全燃燒產(chǎn)生黑碳，因為大氣中有黑碳氣溶膠的存在，吸收太陽輻射，把能量滯留在大氣中，最后的結(jié)果就是靜穩(wěn)天氣變得更穩(wěn)定，使得城市污染排放被限制在更低高度。譬如，同樣的排放強度，原來污染可以到達1公里的高度，現(xiàn)在就只有500米，那么地面的污染濃度就翻倍了。如果我們優(yōu)先減排黑碳，可以讓氣象條件變得更好，使得污染減排可以‘事半功倍’。”丁愛軍解釋道。
這一發(fā)現(xiàn)也讓丁愛軍更加確信，污染不僅聚集在地面，同時也在不同的氣象條件下，可以在垂直方向上以及水平方向更大空間尺度上發(fā)生雙向交互作用，而立體探測是認識這些復雜的物理化學過程相互作用的關(guān)鍵。因此，2016年，他負責啟動了“我國東部沿海大氣復合污染天空地一體化監(jiān)測技術(shù)”項目，2019年冬季這次為期近60天的大型觀測試驗則是該項目最后一次“大會演”和“大集成”。
系留飛艇是這次試驗的核心平臺，它擺脫了地面測量系統(tǒng)的限制，可以進入到高空，對空氣上方的各項數(shù)據(jù)進行測量。相對于快速掠過的飛機，它最大的優(yōu)勢就是滯空性能，可以停在空中，通過一個點上的上下移動，給大氣作“切片”。
如果在近處看到飛艇，就會發(fā)現(xiàn)它的下方有一個吊籃，這只吊籃里搭載著的是200多公斤重的先進的氣溶膠質(zhì)譜儀等，用來測量大氣中包括PM2.5在內(nèi)的空氣污染物的化學組分以及影響PM2.5生成的氣體成分，這些數(shù)據(jù)將會為揭示污染成因提供非常重要的資料。
除了飛艇之外，這次試驗還有多架飛機、無人機、海洋科考船、地面和高山站，分別在從京津冀到長三角的整個東部地區(qū)以及渤海、黃海和東海等地開展觀測，獲得了高質(zhì)量的第一手科學數(shù)據(jù)，有望更好地認識我國東部秋冬季節(jié)大氣復合污染的成因，為大氣污染防治提供科學支撐。
1月23日，農(nóng)歷小年夜晚上8點，丁愛軍還在實驗室里忙碌。如今，外場試驗部分已經(jīng)初步結(jié)束，他正在把大氣探測實驗數(shù)據(jù)進行集成和深入分析，以期為大氣污染防治提供更全面的技術(shù)支持和更科學、精準的治理方案。
丁愛軍說，這個項目用的是當前最先進的探測技術(shù)和計算機模型，并且將二者有機結(jié)合，可以揭示很多以前從未認識的新機理。這些新的認識以及據(jù)此發(fā)展的新技術(shù)，不僅對我國當前大氣復合污染防治有用，也可以幫助其他國家尤其是“一帶一路”國家的大氣污染防治以及防災(zāi)減災(zāi)。
（蘇雁）
