FY3星紫外臭氧总量探测仪(TOU)监测大气臭氧及吸收性气溶胶
紫外臭氧检测仪工作原理 检测仪是如何工作的
紫外臭氧检测仪工作原理检测仪是如何工作的紫外臭氧检测仪广泛应用于制药、化工、市政、污水处理等行业，对臭氧发生器出口浓度和臭氧发生器产量测量及环境中高浓度臭氧的检测。
紫外臭氧检测仪原理：紫紫外臭氧检测仪广泛应用于制药、化工、市政、污水处理等行业，对臭氧发生器出口浓度和臭氧发生器产量测量及环境中高浓度臭氧的检测。
紫外臭氧检测仪原理：紫外臭氧检测仪就是接受紫外线吸取法的原理，用稳定的紫外灯光源产生紫外线，用光波过滤器过滤掉其它波长紫外光，只允许特定波长通过。
经过样品光电传感器，再经过臭氧吸取池后，到达采样光电传感器。
通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较，再经过数学模型的计算，就能得出臭氧浓度大小。
紫外臭氧检测仪特点：1、宽量程：0.01—100mg/L； 0.01—200mg/L：0.01—20ppm （高精度）2、国外长寿命紫外发光灯管（254nm），使用寿命是一般紫外灯管的2—3倍（10000小时以上）；3、彩色触摸显示屏操作，数据存储256组。
4、在使用过程中设备自动校零，一切自动完成，保证了浓度的精准性并且避开了零漂；5、用于臭氧发生器出口，臭氧浓度检测，可连续在线实时检测，无需手工校零，可内侵入臭氧发生器；6、有用户校正功能，性能及光源系统要优于国外分析仪，价格也优惠于国外分析仪；7、测量原理：紫外吸取法。
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随着工业与生活的日益进展，气体检测仪在应用的领域越来越广泛，而生产气体检测仪的技术也是越来越先进，仪器日益倾向于小巧便携、价廉，而真正的在一些个化工厂及电厂煤矿等很多地方固定式仪器也是必不可少的，它能够保障人的生命安全，能够保障工业的持续而稳定的生产进展，所以怎样选购气体检测仪就成了我们操作人员的必修课。
烟气排放臭氧O3气体传感器
烟气排放臭氧O3气体传感器烟气排放臭氧O3气体传感器是针对工业生产过程中高温、高湿、高粉尘、油水混合等恶劣环境，对气体进行预处理与在线监测的解决方案，目标气体经过预处理后，符合气体分析仪所需的干净气体，能最大程度保证气体检测分析的准确度，能有效延长气体传感器的使用寿命，提高传感器的可靠性。
该系统可与各地环保局进行系统联网，能根据各地环保局的标准进行订制开发烟气排放臭氧O3气体传感器气体预处理系统组成：1、恒温加热装置：保证气体能高效的被冷凝、除水，不管气体是在高温，还是在低温情况下，都能满足要求2、高效冷凝装置：保证气体能高效的冷凝、除水，采用半导体电子冷凝器，也可以选用压缩机冷凝器3、三级过滤装置：除油、除尘、干燥4、自动排水装置：采用长寿命蠕动泵，保证冷凝水及时排走5、温度监测与控制：采用入口温度监测与控制装置、传感器温湿度监测装置，保证冷凝器不受高温的影响6、气体取样装置：内置强力真空泵，长寿命，大负载7、气体检测装置：支持1-8个气体传感器，可同时检测8、数据存储与分析系统、数据远程传输系统（RS485、RTU433、GPRS、TCP/IP网口传输等，可选）9、气体集中控制与显示装置：7寸液晶屏，uCos操作系统10、短信报警装置：可通过手机模块进行短信报警，可自定义6个手机接收号码（可选功能）烟气排放臭氧O3气体传感器（SK-600-O3）是一款采用模块化设计、具有智能化传感器检测技术、整体隔爆（d）结构、固定安装方式的有毒气体检测仪。
标准配置为带点阵LCD液晶显示、三线制4~20mA模拟和R S485数字信号输出，可选配置为可编程开关量输出等模块，根据用户需求提供定制化产品，还支持输出信号微调等功能，方便系统组网及维护。
可检测O3、O3S、O3、O3、O3、SO3、O3、O3、NO3、O3、ClO3、O3等多种有毒有害气体，详情可咨询东日瀛能。
同时我司臭氧O3传感器销往：河北省、山东省、辽宁省、黑龙江省、吉林省、甘肃省、青海省、河南省、江苏省、湖北省、湖南省、江西省、浙江省、广东省等全国各地。
空间中心紫外臭氧总量探测仪成功监测雾霾天气
Ａ Ａ Ｉ 值 的大 小与大气 中对紫外线具有 吸收作用 的气溶
胶 含量密切相关 。普通 云或者冰雪 Ａ ＡＩ 指 数很 小甚至是负
进行监测。
国家空间科 学中心 自主研 制的紫外臭 氧总量探测 仪利用 吸
收性 气溶 胶 指数 ＡＡ Ｉ （ Ｔ ｈ ｅ Ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｉ ｎ ｇ Ａ ｅ ｒ ｏ ｓ ｏ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ） 成 功对
试 纸检测 食物 有害 残 留 几分 钟 出结果
可视 化快速检 测试纸 的问世 突破 了制 约食品安全 监管 能力 的技 术瓶颈 ， 降低 了检测成本 ， 使监管从 事后处理 变为
可视 化快速 检测核心技 术 ， 研 制出 ６ Ｏ 余种 化学危 害因子可
视化快 速检测 产品 ， 检测效 率平均 提高 ２ ０ ０ ％， 而检测 成本
仅为常规仪器方法 的 ２ ０ ％。 该项 目已获 国家发明专利 １ ３项 ， 并 获得 国家科技进步 二等奖 ， 目前 已进入实用阶段。 （ 中国化 工仪 器网 ）
能力 ， 相对 于地 面监测 ， 卫星Ａ ＡＩ 指数可 以监测 连续 空间分
天津科 技大学副校长王 硕教授说 ， 食品安全现有常规检 测技 术大 多依 赖大型仪 器 ， 效率低 、 成本 高 、 时效差 ， 束 缚 了
食 品安全 的监管 。课题 组开发 了 ７项具 有 自主知识 产权 的
布 的雾霾 天气 及其移 动发 展趋势 ， 在 空 间覆 盖方 面具有 优 势， 为雾 霾的空 间分 布研究提供 实时 、 大范 围观测 资料 。该 技术 即将被 中国气象局纳入雾霾 １ ３年 ， 第２ ２卷 ， 第２ 期
空间中心紫外臭氧总量探测仪成功监测雾霾天气
前不久 ， 我 国中东部大部分地 区持续 出现雾霾天气 。由
紫外光度法臭氧自动监测仪及其标准传递方法
科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·72·文章编号：2095－6835（2016）01－0072－02紫外光度法臭氧自动监测仪及其标准传递方法刘 莉，肖 勇（德阳市环境监测中心站，四川德阳 618000）摘 要：臭氧存在于距离地面10～50 km的高空中，它能够吸收紫外线，是当之无愧的“地球生物保护伞”。
但是，如果它存在于距离地面10～100 m的近地面层，那么，就会危害人们的身体健康。
随着城市化进程的加快和国家经济的发展，以臭氧为主要污染物的光化学污染逐渐成为了保护大气环境的重点整治项目。
将德阳市城区4个监测点位作为四川省国控空气质量监控点，自2014-01起实施臭氧自动监测。
结合实际工作情况，主要介绍了臭氧自动监测紫外光度法的基本原理和臭氧自动监测体系，着重分析了标准传递方法，以期为日后的相关工作提供参考。
关键词：紫外光度法；臭氧自动监测仪；标准传递方法；大气环境中图分类号：X851 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.01.0721 紫外光度法紫外光度法就是检测紫外线波长为253.7 mm时臭氧的最大吸收值特性，以此来测量臭氧体积分数的方法。
这种方法属于非破坏性检测物理方法，在具有一定强度紫外光的情况下，分解臭氧速率的常数是不变的。
由此可见，该方法适用于PID 臭氧自动控制发生系统中。
臭氧自动监测仪的基本原理是，利用恒定的速度将样品空气——红素送到设备气路系统中，一部分是样品，一部分是具有选择性的臭氧涤除器变为零的空气。
在电磁阀控制的作用下，交替输入零空气和样品空气至光吸收室，利用波长为253.7 mm的紫外光照射它。
在此过程中，要严格遵守朗伯-比尔定律，并使用透光度计算臭氧的体积分数，即：I/I0＝exp（－aLC）. （1）2 臭氧量值溯源臭氧检测设备与其他常规检测设备的标准不同。
臭氧检测仪操作方法
臭氧检测仪操作方法臭氧检测仪是一种用于测量、检测和监测空气中臭氧浓度的仪器。
下面我将为您详细介绍臭氧检测仪的操作方法。
步骤一：检查仪器和测试环境在操作臭氧检测仪之前，首先需要检查仪器是否完好无损，并符合使用要求。
同时，还需要检查测试环境，确保没有其他物质可能对测试结果产生干扰。
步骤二：打开仪器按下仪器上的开关按钮，打开臭氧检测仪。
一般来说，仪器会进行自检程序，显示自检结果，确保仪器正常工作。
在自检程序完成后，屏幕上将显示出当前的臭氧浓度。
步骤三：选择测量模式根据实际需求，选择合适的测量模式。
一般常见的有实时测量模式、记录测量模式和峰值测量模式。
实时测量模式能够实时显示当前的臭氧浓度；记录测量模式可以将数据记录下来供后续分析；峰值测量模式可以显示出测试过程中的最高臭氧浓度。
步骤四：校准仪器臭氧检测仪需要定期进行校准，以确保测试结果的准确性。
校准通常需要使用标准气体，按照仪器说明书上的方法进行操作。
步骤五：开始测量选择好测量模式并完成校准后，可以开始进行测量。
将仪器置于待测空气中，保证仪器与环境充分接触。
在测量过程中，仪器会实时显示臭氧浓度的变化。
步骤六：记录数据在测量过程中，可以根据需要记录数据。
记录数据的方式可以是手动记下来，也可以通过仪器上的数据存储功能将数据保存下来。
步骤七：结束测量当完成测量后，按下仪器上的停止按钮，结束测量。
此时，仪器将停止测量并显示最终的测量结果。
步骤八：关闭仪器在结束测量后，按下仪器上的关闭按钮，彻底关闭仪器电源。
这样可以保证仪器的寿命，并减少不必要的能源浪费。
需要注意的是，不同品牌、型号的臭氧检测仪可能存在一些细微差异，在操作之前最好先阅读仪器使用说明书，并按照说明书上的指导进行操作。
总结一下，臭氧检测仪操作步骤包括检查仪器和测试环境、打开仪器、选择测量模式、校准仪器、开始测量、记录数据、结束测量以及关闭仪器。
通过正确操作臭氧检测仪，我们可以准确地测量和监测空气中的臭氧浓度，为保护环境和人类健康提供有力的支持。
臭氧测定仪原理
臭氧测定仪原理臭氧测定仪原理1、仪器工作原理：臭氧测定仪主要是根据生物膜体外光谱法来测定气体臭氧浓度，它采用了量子电子发射原理，它将光子发射出去，发生反射，然后对反射光进行扫描和检测，根据这种发射-反射的规律，将反射的光波的强度和频率的大小，相应的映射到测定臭氧浓度的参数上，以取得精准的臭氧浓度测量结果。
2、检测原理：利用臭氧对波长较短的UVC光辐射有抑制作用，即可以根据UVC光在发射光和反射光波长较短的波长处的增殖（发射-反射）大小，来推断空气中的臭氧浓度。
另外，臭氧的发射-反射特性受温度、湿度、压力、气溶胶等元素的影响，仪器可以通过预先设定的校准参数，把这些影响因素进行控制和补偿，从而取得准确的臭氧浓度。
3、主要技术参数：（1）臭氧测量范围：0-100ppm；（2）臭氧测量精度：≤0.2ppm；（3）检测距离：1.5m-10m；（4）检测时间：≤2s；（5）环境温度：-20℃～45℃；（6）工作电压：220V/50Hz；（7）功耗：<13W；（8）数据接口：RS232/RS485。
4、主要特点：（1）精确度高：通过自动控制显示精度，保证臭氧浓度的准确性；（2）安全可靠：采用彩色LED等安全特性，保障在长时间的可以正常使用；（3）操作简便：采用机械传动技术，操作简单，只需取出仪器，将参数调好，就可以测量；（4）独立实验性能好：采用独立设计，结构合理，测量范围、量程等可根据环境要求自行调节，进行独立实验；（5）灵活可靠：数据接口多，可以连接电脑或者笔记本，灵活实现气体臭氧浓度的实时监测和记录；（6）高性价比：该仪器具有较高的性价比，机型多样，型号可以根据不同的客户要求进行定制。
综上所述，臭氧测定仪采用了优质的传感器和控制系统，结构合理、安全可靠、使用简便，精确稳定，可满足客户对臭氧浓度的检测和监测要求，具有一定的应用价值。
风云三号卫星简介
风云三号卫星简介引⾔我国第⼀代极轨⽓象卫星风云⼀号( FY - 1) 已分别于1988 、1990 、1999 、2002 年发射了4 颗卫星,它解决了太阳同步轨道卫星的发射和精确⼊轨、长寿命的三轴稳定姿态卫星平台、⾼质量的可见光红外扫描辐射计、全球资料的星上存储和回放,对卫星的长期业务测控和管理、地⾯资料接收处理应⽤系统的建设和长期业务运⾏等⼀系列关键技术问题,在许多应⽤领域正在发挥重要的作⽤。
风云三号(FY- 3) ⽓象卫星是我国的第⼆代极轨⽓象卫星,它是在FY- 1 ⽓象卫星技术基础上的发展和提⾼,在功能和技术上都向前跨进了⼀⼤步。
具体要求是解决三维⼤⽓探测,⼤幅度提⾼全球资料获取能⼒,进⼀步提⾼云区和地表特征遥感能⼒,从⽽能够获取全球、全天候、三维、定量、多光谱的⼤⽓、地表和海表特性参数。
FY- 3 ⽓象卫星的应⽤⽬的包括四个⽅⾯:(1) 为中期数值天⽓预报提供全球均匀分辨率的⽓象参数;(2) 监测⼤范围⾃然灾害和地表⽣态环境;(3) 研究全球变化包括⽓候变化规律,为⽓候预测提供各种⽓象及地球物理参数;(4) 为各种专业活动(航空、航海等) 提供全球任⼀地区的⽓象信息。
FY- 3 是多颗星组成的卫星系列,它的研制和⽣产分为⼆个批次,发射后将在轨连续业务应⽤15年左右。
1 风云三号⽓象卫星的信息特征风云三号技术状态FY- 3 ⽓象卫星01 批的技术状态⽬前已⼤致确定,现介绍如下。
卫星轨道为太阳同步轨道,⾼度约为836km ,轨道倾⾓为98. 73°,卫星发射窗⼝为降交点地⽅时10 :00～10 :20 或升交点时14 :00～14 :20 ,轨道能作控制调整,使交点地⽅时在设计寿命2 年内漂移⼩于10min。
卫星姿态为三轴稳定,太阳帆板为单翼结构,对⽇定向跟踪。
星上的探测仪器有可见光红外扫描辐射计、红外分光计、微波辐射计、中分辨率成像光谱仪、微波成像仪、紫外臭氧探测器、地球辐射收⽀探测器、空间环境监测器,这样共有8 种探测仪器。
气溶胶光度计
气溶胶光度计简介气溶胶光度计（Aerosol Photometer）是一种用于测量空气中气溶胶颗粒浓度的仪器。
通过测量气溶胶颗粒对光的散射或吸收，可以了解大气中的颗粒浓度及其分布，从而进行空气质量监测、环境保护、工业过程控制等应用。
工作原理气溶胶光度计基于光散射和光吸收原理工作。
仪器内部通过一个光源（通常为激光光源）产生一束单一波长的光，将这束光引导到待测气流中。
当光遇到气溶胶颗粒时，会发生光散射和光吸收现象。
光散射气溶胶颗粒的尺寸比光的波长大，故会发生散射。
根据 Mie 理论，颗粒尺寸越大，散射角度越小，且不同波长的光对颗粒的散射效应略有不同。
光吸收部分气溶胶颗粒对光具有吸收作用。
吸收光谱与颗粒的成分、浓度等相关，可以通过吸收光谱的变化来判断颗粒的化学组成、浓度等信息。
仪器结构光源光源是气溶胶光度计的核心部件之一。
常用的光源包括激光二极管和便携式激光等。
光源产生的光应具有稳定的波长、较高的亮度和较低的能量消耗。
光路系统光路系统主要包括准直透镜、进样接收器、散射角度探测器等，用于控制光的传输和接收。
准直透镜用于聚焦光束，确保光线的平行传输，进样接收器用于接收散射光信号。
信号采集与处理系统气溶胶光度计的信号采集与处理系统用于接收并分析从进样接收器获取的散射光信号。
这部分常常包括光电二极管、电荷耦合器件和模数转换器等，用于将光信号转换为数字信号并进行信号处理。
控制电路及计算机接口控制电路及计算机接口用于对仪器进行控制和数据的传输。
通过计算机接口，可以实现对仪器的实时监控和数据采集，方便后续数据分析及存档。
应用领域气溶胶光度计的主要应用领域包括：空气质量监测气溶胶光度计可以实时监测不同尺寸范围的颗粒浓度，为空气质量监测提供重要的数据支持。
通过监测大气中的细颗粒物浓度，可以评估和预警空气污染情况，并采取相应的环境保护措施。
工业过程控制在一些特定行业中，如制药、化工等，控制不同粒径范围的颗粒浓度对生产工艺和产品质量至关重要。
臭氧浓度传感器
臭氧浓度传感器臭氧浓度传感器特点：★整机体积小,重量轻★高精度,高分辨率,响应迅速快.★上、下限报警值可任意设定，自带零点和目标点校准功能，内置温度补偿，维护方便.★数据恢复功能，免去误操作引起的后顾之忧.★外壳采用特殊材质及工艺，不易磨损，易清洁，长时间使用光亮如新.臭氧浓度传感器技术参数：★进口电化学传感器具有良好的抗干扰性能，使用寿命长达3年;★采用先进微处理器技术，响应速度快,测量精度高，稳定性和重复性好;★全量程范围温度数字自动跟踪补偿，保证测量准确性;★半导体纳米工艺超低功耗32位微处量器;★全软件自动校准,传感器多达6级目标点校准功能,保证测量的准确性和线性,并且具有数据恢复功能;★防高浓度气体冲击的自动保护功能臭氧浓度传感器结构图：臭氧浓度传感器接线示意图:臭氧气体传感器参数工作电压DC5V±1%/DC24±1%波特率9600测量气体臭氧气体检测原理电化学采样精度±2%F.S响应时间<30S重复性±1%F.S工作湿度10-95%RH，(无冷凝)工作温度-30～50℃长期漂移≤±1%（F.S/年）存储温度-40～70℃预热时间30S工作电流≤50mA工作气压86kpa-106kpa安装方式7脚拔插式质保期1年输出接口7pIN外壳材质铝合金使用寿命2年外型尺寸(引脚除外)33.5X31 21.5X31测量范围详见选型表输出信号TTL(标配)0.4-2.0VDC(常规)/4-20mA 数字信号格式数据位:8;停止位:1;校验位:无;传感器PIN脚定义图:传感器应用场所：医药科研、学校科研、制药生产车间、烟草公司、环境检测、楼宇建设、消防报警、污水处理、石油石化、化工厂、冶炼厂、钢铁厂、煤炭厂、热电厂、锅炉房、加气站、垃圾处理厂、隧道施工、输油管道、工业气体过程控制、室内空气质量检测、地下燃气管道检修、危险场所安全防护、设备检测等。
风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍
风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍
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⑵记时单位：1 毫秒 ⑶时间精度(星地总精度):小于 20 毫秒 5.探测仪器 ⑴可见光、红外扫描辐射计(详见附件一) ⑵红外分光计(详见附件二) ⑶微波辐射计(详见附件三) ⑷中分辨率光谱成像仪(详见附件四) ⑸微波成像仪(详见附件五） ⑹紫外臭氧探测器(详见附件六) ⑺地球辐射收支探测器(详见附件七) ⑻空间环境监测器(详见附件八) ⑼数据收集分发系统(另见附件) 6.星上记录存储能力 ⑴记录遥感探测仪器⑴、⑵、⑶、⑸、⑹、⑺、⑻的全球探 测资料，回放轨道入境仰角 6°时停止记录，仰角 7 °时开始回 放。出境仰角 7 °时停止回放，仰角 6°时开始记录。仪器⑴夜 间不记录 7 个可见光、近红外通道的资料； ⑵记录中分辨率成像光谱仪资料 20 分钟； ⑶对于星上工程遥测参数(含 GPS 信号)的全球资料，回放轨 道入境仰角 6°时停止记录，仰角 7 °时开始回放。出境仰角 7 ° 时停止回放，仰角 6°时开始记录； ⑷对于 02 批卫星待上的高光谱分辨率红外大气探测器(数据 速率约：1.5Mbps)和大气探测 GPS 遥感器(数据峰值速率约： 60Kbps，数据平均速率约：20Kbps)，这两个仪器的探测资料，全 球记录。在 01 批卫星这两个仪器空缺时，可以用增加记录中分辨 率成像光谱仪的探测资料填补。 7.资料传输
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风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍
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第一部分 风云三号(01 批)卫星使用要求
一. 前言
风云三号卫星是实现全球、全天候、三维、定量、多光谱遥 感的我国第二代极轨气象卫星系列。以下为风云三号(01 批,试验 星)卫星的使用要求。
二. 概述
风云卫星数据和产品应用手册
风云卫星数据和产品应用手册第1章概述1.1 FY-3A卫星概况风云三号A气象卫星（简称FY-3A）是我国的第二代太阳同步极轨气象卫星。
风云三号气象卫星将实现全球、全天候、多光谱、三维、定量对地观测。
风云三号星发射总质量为2450kg，发射尺寸：4.38m×2m×2m，卫星长期功耗1130W。
卫星本体由服务舱、推进舱与有效载荷舱组成。
服务舱采用中心承力筒和隔板结构，主要安装电源、测控、数管及姿轨控分系统的部件和设备、推进舱采用中心承筒和隔板结构，主要安装推进系统设备以及蓄电池组和放电调节器。
有效载荷舱隔板和构架结构，主要安装探测仪器的探测头部，舱内主要安装探测仪器的电子设备等。
风云三号A卫星有十一台遥感探测仪器。
遥感数据通过两个实时传输信道（HRPT和MPT）和一个延时传输信道（DPT）进行传输。
风云三号A卫星设计寿命为3年。
1.2 主要技术指标1.2.1 卫星轨道⑴轨道类型：近极地太阳同步轨道⑵轨道标称高度：831公里⑶轨道倾角：98.81°⑷入轨精度：半长轴偏差： |Δa|≤5公里轨道倾角偏差：|Δi|≤0.1°轨道偏心率≤0.003⑸标称轨道回归周期为5.79天⑹轨道保持偏心率：≤0.00013⑺交点地方时漂移：2年小于15分钟⑻卫星发射窗口：降交点地方时10:051.2.2 卫星姿态⑴姿态稳定方式：三轴稳定⑵三轴指向精度：≤0.3°⑶三轴测量精度：≤0.05°⑷三轴姿态稳定度：≤4×10-3 °/s1.2.3 太阳帆板对日定向跟踪1.2.4 星上记时⑴记时方式：J2000日计数和日毫秒计数⑵记时单位：1毫秒⑶时间精度(星地总精度):小于20毫秒1.2.5 遥感探测仪器性能指标1.2.5.1 可见光红外扫描辐射计(VIRR)(1)通道数、各通道波段范围、灵敏度见表1-1。
(2)空间分辨率：星下点分辨率1.1Km(3)扫描范围：±55.4°(4)扫描器转速：6线/秒(5)每条扫描线采样点数：2048(6)MTF≥0.3(7)通道配准：飞行方向/扫描方向星下点配准精度<0.5个像元(8)扫描抖动：<0.8个IFOV(9)通道信号衰减：<15%/2年(10)量化等级：10比特(11)定标精度：可见光和近红外通道：CH1、2、7、8、9 7%(反射率)CH6、10 10%(反射率)红外通道：1k(270k)。
基于STM32_的大气环境质量监测仪
境监测和大气污染评估开辟了新途径。
传感器的负反馈调节时间。
1 硬件设计
1.2 AD 转换模块设计
基于单片机的大气环境监测仪由气体检测模块、固体 颗粒检测模块、AD 转换模块、液晶显示模块、外部电源 模块、无线传输模块和声光报警模块 7 个部分组成。大气
AD 转换模块选用型号为 PCF8591 的 AD 转换芯片， AD 转换电路如图 2 所示。SCL 与 SDA 分别为串行时钟线 和串行数据线，连接至单片机的 PB10、PB11 引脚并进行
R1
R9
10k 10k
VCC
注：AIN0~AIN3为模拟信号输入端口；AOUT为数字信号输出端口； A0~A2为芯片地址低三位；OSC为时钟输入、输出端；EXT为内部、 外部时钟选择线；AGND为模拟信号地；VREF为基准电源。
图 2 AD 转换电路
A N0
U0
Ux
U1
电压U/V
注：N0、N1为标定时气体浓度值；U0、U0为标定时响应电压值；Nx、 Ux为待测气体浓度值和响应电压值。
气体传感器和激光粉尘传感器为监测模块，对大气环境中的臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）、 一氧化碳（CO）和颗粒物（PM2.5、PM10）6种主要污染物的浓度进行周期性循环监测。采用数字滤波算法和 交叉干扰阈值修正数学模型，对传感器响应信号进行修正和交叉干扰补偿。在相同环境条件下对监测仪稳定
于无线传输技术实现与 Android 设备的实时通信，提供浓 大，输出阻抗小的特性，产生相对虚拟地端的参考电压。
度预警、浓度显示、数据存储和云端数据共享等功能，为 电压可以反应气体的浓度值。电平保持电路在断电时能够
大气环境质量实时监测提供了有效解决方案，也为大气环 将参比电极（RE）和工作电极（WE）短接，减少通电时
FY-3卫星应用和发展
FY-3卫星应用和发展杨忠东;张鹏;谷松岩;朱爱军;胡秀清;杨军【摘要】回顾了风云三号(FY-3)卫星的应用和发展历程.介绍了FY-3卫星装载的成像、大气探测、辐射收支探测、大气成分监测和空间环境监测器5类仪器包,可实现从紫外、可见光、近红外、中红外、热红外到微波的多种电磁波谱段的遥感和探测.给出了地面应用系统生成的大气、陆地、海洋和空间天气等科学和应用领域的卫星遥感信息产品及其分辨率与精度.列举了部分典型的FY-3卫星数据在数值天气预报、臭氧和二氧化碳等大气成分和气候监测、生态环境和灾害监测等领域的应用结果.展望了未来FY-3卫星的发展,其中包含的4颗卫星,按晨昏、上午、下午近极地太阳同步轨道卫星3颗和倾斜轨道降水测量卫星1颗布局安排,组网完整的FY-3业务卫星的综合观测能力将有极大的提高,带动我国气象卫星应用进入成熟发展阶段.【期刊名称】《上海航天》【年(卷),期】2017(034)004【总页数】7页(P1-7)【关键词】FY-3卫星;有效载荷;遥感信息产品;数值天气预报;大气成分和气候监测;生态环境监测;灾害监测;组网观测【作者】杨忠东;张鹏;谷松岩;朱爱军;胡秀清;杨军【作者单位】中国气象局国家卫星气象中心,北京100081;中国气象局国家卫星气象中心,北京100081;中国气象局国家卫星气象中心,北京100081;中国气象局国家卫星气象中心,北京100081;中国气象局国家卫星气象中心,北京100081;中国气象局国家卫星气象中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P414.4FY-3卫星是我国第二代极地轨道太阳同步气象卫星，其主要任务是为数值天气预报提供全球均匀分辨率的气象参数；研究全球变化包括气候变化规律，为气候预测提供各种气象及地球物理参数；监测大范围自然灾害和生态环境；为各种专业活动提供全球任一地区的气象信息，可实现全球、全天候、多光谱、三维、定量的对地气象与环境综合探测。
风云三号卫星有效载荷与地面应用系统概述
风云三号卫星有效载荷与地面应用系统概述杨忠东;卢乃锰;施进明;张鹏;董超华;杨军【摘要】The payload on board the FengYun 3 (FY-3) satellite series has been providing critical observations to the Earth, and the observation data have been processed and distributed to various users by the corresponding ground application system. In this paper, the FY-3 payload and its future development plan are presented, and its ground system is introduced. The major characteristics of the FY-3 instruments and the requirement on the instruments for major applications are discussed as well. There are nine new instruments, including the Microwave Temperature Sounder (MWTS), Microwave Humidity Sounder (MWHS), Infrared Atmospheric Sounder (IRAS), Medium-Resolution Spectral Imager (MERSI), Microwave Radiation Imager (MWRI), Solar Backscatter Ultraviolet Sounder, Total Ozone Unit, Solar Irradiation Monitor, and Earth Radiation Measurement. The data quality from the IRAS, MWTS, MWHS, and MWRI has proved to be good, and according to our evaluation at the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), the data have a very high availability. The MERSI has 20 visible (VIS) and infrared (IR) channels, of which three are VIS channels with a 250m spatial resolution, one is a near-IR channel with a 250m spatial resolution, and one is a long-wave IR channel with a 250m spatial resolution. The global data at a 250m spatial resolution are very useful in weather, disaster, and environmental monitoring. Compared with the ground observations, the ozone productsderived from the FY-3 series are highly accurate. We have completed the calibration and validation of these sensors and most products.%风云系列卫星搭载的有效载荷对地球进行了重要的观测。
生物气溶胶监测仪 卫生标准
生物气溶胶监测仪卫生标准生物气溶胶监测仪是一种可以监测空气中的生物气溶胶浓度的设备。
生物气溶胶是指空气中悬浮的生物微粒、细胞、孢子、花粉等微生物颗粒或其代谢物。
这些生物气溶胶对人体健康具有潜在的危害，包括传染疾病的传播和引起过敏反应等。
因此，生物气溶胶监测仪在卫生标准中起到了重要的作用。
生物气溶胶监测仪的卫生标准主要关注以下几个方面：1.测量指标：生物气溶胶监测仪一般会测量生物气溶胶的浓度、大小分布以及人体暴露时间等指标。
浓度是指单位体积空气中的生物气溶胶颗粒数量，一般以微克/立方米(μg/m³)为单位。
大小分布是指不同大小的生物气溶胶颗粒在空气中的分布情况，一般通过颗粒物质的直径来表示。
人体暴露时间是指人体在特定空间内呼吸含有生物气溶胶的空气的时间。
2.监测方法：生物气溶胶监测仪的卫生标准要求监测方法准确可靠。
目前常用的监测方法主要包括活菌采样法和气溶胶粒子计数法。
活菌采样法是通过采集空气中的生物微粒并培养后进行菌落计数，从而得到生物气溶胶的浓度。
气溶胶粒子计数法则是利用激光光散射原理，通过检测生物气溶胶颗粒的光散射信号来计算浓度。
这些方法都需要具备高精度的仪器和标准化的操作步骤。
3.卫生标准限值：生物气溶胶监测仪的卫生标准对生物气溶胶浓度设置了一定的限值。
根据不同的应用场景和暴露时间，卫生标准可以设置不同的限值。
一般来说，室内空气中的生物气溶胶浓度应控制在低于一定数值的范围内，以保证人体健康。
在医疗场所、实验室等需要高洁净度空气的场所，限值会更为严格。
4.数据分析与报告：生物气溶胶监测仪的卫生标准要求对监测数据进行分析和报告。
利用监测仪器得到的数据，可以对生物气溶胶浓度的时空分布进行分析，发现异常情况并及时采取相应的控制措施。
同时，监测结果应该按照一定的格式进行报告，以便于各个相关部门和个人了解和掌握当前的生物气溶胶污染程度。
总之，生物气溶胶监测仪的卫生标准对于保障人体健康和室内空气质量具有重要的作用。
adp-glo方法
adp-glo方法
ADP-GLO（Automatic Differential Photometer – Ground Level Observations）是一种用于测量大气中臭氧浓度的方法。
此方法依赖于测量臭氧分子吸收紫外光的能力。
ADP-GLO方法基于光度计（通常是散射光度计）测量大气中由太阳辐射产生的臭氧吸收的程度。
该方法要求在两个波长范围内进行测量：一个位于臭氧吸收带的一个波长范围内，另一个位于此吸收带以外的一个波长范围内。
通过比较这两个波长范围的测量结果，可以计算出大气中的臭氧浓度。
ADP-GLO方法需要进行现场观测，通常在地面上进行。
观测中需要注意的一些因素包括：太阳高度和角度、大气条件、观测时间等。
在测量中需要考虑这些因素对测量结果的影响，并进行校正。
ADP-GLO方法是一种常用的测量大气臭氧浓度的方法之一，广泛应用于大气研究、环境监测等领域。
它提供了一种相对简便和准确的测量臭氧浓度的手段，为研究人员提供了重要的数据。
第06讲 温室气体-臭氧层-气溶胶
对沿海地区的影响
海平面的上升还会造成大片海滩的损失，沿海低地有 被淹没的危险。
对生物物种的影响 对农业生产的影响
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十、臭氧层的形成与耗损
臭氧层存在于距地面10-50km的平流层中 (占整个大气90%以上) 臭氧层能够吸收99％以上的紫外辐射， 从而保护了地球上的生物不受其伤害。 超音速飞机向平流层排放H2O和NOx，致冷 剂、喷雾剂等惰性物质的广泛应用，起到 破坏臭氧层的作用。
温室气体浓度的增长
人类对能源的过度使用和自然资源的过度开发，造成 大气中的温室气体浓度以极快的速度增长，使得温室 效应不断强化，引起全球气候的改变 。
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(1) 二氧化碳
CO2浓度上升的原因 排放量增加：
人类生产和生活过程中矿石燃料的大量使用。
吸收量减少：
人类对森林树木无节制的滥砍滥伐，导致全球 森林覆盖率的下降，植被的减少，尤其是热带 雨林的衰退，全球总的光合作用的减小。
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3. 臭氧层破坏的原因
人类活动使平流层中O3分解的催化剂--NOx， HOx和ClOx的浓度增加，加速了臭氧的催化 分解
1974年，Molina和Rowland提出，人工合成的一 些含氯和含溴的物质（氟里昂和哈龙）在平流 层中释放出Cl, Br原子，是造成南极臭氧洞的元 凶;
氮肥使用（通过反硝化作用）每年向大气中排 放近1500万吨N2O。 超音速飞机向平流层排放大量水蒸气和N2O。
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(2) 甲烷(CH4)
CH4是大气中浓度最高的有机化合物。 CH4对红外辐射的吸收带不在CO2和H2O的吸 收范围之内，在大气中浓度增长的速度比 CO2快，红外辐射吸收能力是CO2的20倍。
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第16章臭氧的测量(章)
第16章臭氧的测量16.1 概述臭氧在大气中的混合比超过0.5ppm，这种气体对大气辐射能量平衡有重要的作用，是一种调节地球表面得到的净辐射的重要因素。
大部分臭氧都在平流层。
由于臭氧的存在导致平流层逆温现象，并且使温度在平流层顶达到最高。
除此之外，臭氧还与很多其它微量气体发生光化学反应，这些微量气体中，有一些起源于人类的活动。
通过大气动力和光化学的复杂相互作用，决定了臭氧在大气中沿经线及垂直方向的分布。
监测近地面层的臭氧是因为它是工业和城市污染的产物。
观测对流层和平流层的臭氧的自然状况用于证实模式大气层，它模拟了实际大气中的光化学和大气环流。
臭氧观测也用于确定是否人为产生的气体，像光化学理论及模式研究所预言的那样干扰了平流层的臭氧层。
16.1.1 定义由全球臭氧观测系统的测站常规测量和报告的大气臭氧的三个基本特征是：（1）地面臭氧，（2）臭氧总量和（3）臭氧的垂直分布廓线。
地面臭氧(Surface ozone)表示地球上某一个特定点的地面以上数米（3～10m）内臭氧的浓度。
地面臭氧的测量通常以分压或混合比（与质量或体积相比）为单位来表示。
臭氧总量(Total ozone)指的是地面上一个垂直大气柱所包含的臭氧的总量。
臭氧总量所用的单位通常为标准温度、标准大气压（STP）时的气柱厚度和垂直柱密度。
臭氧垂直分布廓线(The Vertical profile of ozone)表示臭氧浓度是高度或环境气压的函数。
在大气层某一高度或气压下，臭氧含量通常以分压、混合比（与质量或体积相比）或局地浓度为单位来表示。
从地面到大气层顶对臭氧分布廓线进行积分就得出臭氧总量。
本章中频繁使用的其它与臭氧有关术语的定义还有：气溶胶(Aerosols)：一种悬浮体，固体颗粒、液体颗粒或固体和液体的混合颗粒悬浮在气相介质中，其下落速度几乎可以忽略。
大气质量(Air mass)：太阳辐射穿过大气层的路径与垂直路径的比率。
陶普生单位（Dobson unit, DU）：在标准大气的温度、气压下所测得的10–5米厚度纯臭氧的臭氧总量。
亚洲地区OMI和SCIAMACHY臭氧柱总量观测结果比较
亚洲地区OMI和SCIAMACHY臭氧柱总量观测结果比较肖钟湧;江洪【摘要】利用臭氧观测仪(OMI)和扫描成像大气吸收光谱仪(SCIAMACHY)传感器反演的臭氧总量数据,结合从世界臭氧与紫外线辐射数据中心(WODUC)获取的地面观测臭氧总量数据进行验证,对比2种不同卫星遥感反演的臭氧总量产品优缺点,并分析亚洲地区臭氧总量的时空特征.结果表明,OMI反演的结果比SCLAMACHY的结果更好,而且具有更高的时间和空间分辨率.臭氧总量存在明显的季节变化在低纬度地区最大值出现在4或5月,最小值在11或12月,而在高纬度地区则分别出现在2月或3月和8月或9月.臭氧总量纬度地带性分布明显,并随着纬度增加而逐渐上升,在10°N～30°N之间,臭氧总量增长平缓,在30°N～50°N之间,臭氧总量快速增大.在青藏高原地区出现臭氧低值区,并在青藏高原东面的横断山脉向低纬度延伸,隔断了臭氧总量的纬度地带性分布.臭氧总量变化在不同纬度呈现不同的模式,距平值随纬度的增大波动随之增大.纬度最低的站点(216)臭氧总量距平值变化最小,最大只有30 DU;而纬度最高的站点(326)臭氧总量距平值变化可达180 DU以上.%Using the total ozone products derived from ozone monitoring instrument (OMI) and scanning imaging absorption spectrometer for atmospheric chartography (SCIAMACHY), and validated by the ground based measured total ozone data from WODUC. The temporal and spatial characteristics of total ozone over Aaia region was analyzed based on the remotely sensed datasets. The validation result indicates that there are higher accurate of the OMI retrieved total ozone data than SCIAMACHY's, and OMI data has higher resolution both temporal and spatial-scales. The seasonal variation of total ozone presents obvious pattern, the largest value appear in Apriland May, and the smallest value often appear in November and December over lower latitude areas, respectively. But for the higher latitude areas; the largest and smallest appear in February or March and August or September respectively. The total ozone present latitudinal relied on distribution pattern and increasing with latitude raised. From 10°N ～30°N, the increasing rate is less, while from 30 °N -50°N, the increas ing rate is boosty. There is a lower value area over Tibetan Plateau and extend to the lower latitude areas along Hengduan Mountains of China. The variation of total ozone distribution pattern also alterative along with different latitudes, the trend is that with the mean total ozone value increase with latitude raised. The variation of total ozone in 216 lower latitude stations are smaller, with alternation for mean value is 30 DU. There are big variation of total ozone value in 326 higher latitude stations, with alternation for mean value is up to 180 DU.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2011(031)004【总页数】11页(P529-539)【关键词】臭氧总量;亚洲地区;卫星遥感;臭氧观测仪;扫描成像大气吸收光谱仪【作者】肖钟湧;江洪【作者单位】南京大学国际地球系统科学研究所,江苏,南京,210093;南京大学国际地球系统科学研究所,江苏,南京,210093;浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室,森林生态系统碳循环与固碳减排浙江省重点实验室,浙江,杭州311300【正文语种】中文【中图分类】X831臭氧是大气中的重要微量成分之一,平流层臭氧能吸收太阳紫外辐射,起到保护地球生物圈的作用;同时在9.6µm处有一个很强的吸收带,成为平流层的主要热源.臭氧含量的变化会改变大气辐射平衡,在全球气候变化中扮演着重要角色 .近几十年的观测研究表明,由于人类活动的影响,在平流层臭氧减小的同时,对流层臭氧却有持续增加的趋势[2-6].大气臭氧层的变化将给人类本身的生存环境带来严重的威胁.目前,已经进行了大量有关臭氧的科学研究,特别对南极洲臭氧空洞和青藏高原臭氧低谷的研究[7-11].世界气象组织(WMO)已经建立了全球臭氧地面观测网,这些地面数据为卫星反演提供验证[12].利用地基观测比较准确,但是地面观测存在着局限性,只能在局部点上进行观测,不能获取臭氧的空间分布特征,特别是全球臭氧. 随着空间遥感技术的发展,卫星遥感已经可以提供全球臭氧监测.20世纪70年代初,美国戈达空间飞行中心研制成功太阳后向散射紫外谱仪(Backscatter Ultraviolet instrument, BUV),搭载Nimbus-4卫星进行观测,首次利用太阳后向散射测量反演大气臭氧垂直分布的极轨卫星仪器,并获得了星下点的大气臭氧总量,但是数据较少[13].1978年发射的Nimbus-7卫星上搭载的太阳后同散射紫外光谱仪/臭氧总量绘图谱仪(Solar Backscatter Ultraviolet and Total Ozone Mapping Spectrometer, SBUV/TOMS)实现了太阳紫外辐射和星下点的大气臭氧垂直分布以及臭氧总量全球分布的同时测量.后来分别有 Meteor-3和Earth Probe卫星上装载的臭氧探测仪器TOMS.TOMS由于其特有的优势,逐渐成为臭氧探测的主要方式,在研究南极臭氧空洞、对流层、平流层和全球臭氧分布等重大科学问题上发挥了重要的作用[1,14].新一代的遥感传感器主要有扫描成像大气吸收光谱仪(SCIAMACHY)、臭氧观测仪(OMI)等,可以监测全球臭氧的变化特征,为臭氧研究提供了更加精确的数据源[15-17].多源传感器提供了多样化的数据,不同的传感器设计获得数据的方法和反演算法也各不相同.所以对于区域应用研究需要根据各个数据源的优缺点来利用数据.本研究利用 OMI和SCIAMACHY传感器反演的2005～2009年臭氧总量数据,以亚洲地区为例,比较2个传感器资料的优异.分析了该地区臭氧总量的时空特征,为进一步运用提供支持.1.1 遥感数据本研究利用的臭氧总量数据来源于OMI和SCIAMACHY.它们分别装载在 Aura和ENVISAT卫星上.Aura卫星于2004年7月15日发射升空,是一颗太阳同步轨道的近极轨卫星,轨道高度约705km,过境时间一般在当地时 13:40～13:50.OMI传感器通过观测地球大气和表面的后向散射辐射来获取信息.传感器波长范围为 270～500nm,波谱分辨率为 0.5nm.利用臭氧在波段331.2和317.5nm的强吸收特性进行臭氧总量反演.星下点空间分辨率达到13 km×24km,边缘分辨率降低很多,为40km×160km,传感器视场角为114°,扫描宽度为 2600km,覆盖全球只用 1d.OMI提供有 3种臭氧的数据:臭氧垂直柱浓度总量、对流层臭氧柱浓度和臭氧垂直廓线.臭氧垂直柱浓度也就是臭氧总量.本文利用Level 2条带数据名称为OMTO3.它利用TOMS V8算法进行臭氧总量反演[18].数据存储格式为 HDF-EOS 5,相对误差小于 2%.每个文件大小为 48Mb左右.详细的数据格式信息可参考“OMTO3_FileSpec_V003”文档(/Aura/data-holdings/OMI/documents/v003/OMTO3_File Spec_V003.doc),数据信息可参考 OMI大气产品文档(/AIRS/ozone/documentation/docs/omi-spie-2003.doc).SCIAMACHY是搭载在欧空局2002年3月1日发射的ENVISAT-1太阳同步极轨卫星上.轨道平均高度 799.8km.倾角98.55°,轨道周期100.59mm,过境时间为地方时 10:00.每天围绕地球约14圈.传感器波长范围为240～2380nm,每6d对全球扫描 1次.轨道重复周期为35d.主要科学目的是确定在大气中的各种成分,如微量气体、气溶胶和云的分布情况.SCIAMACHY是利用DOAS算法反演臭氧总量[19],数据存储格式为HDF-4,数据的分辨率为30km×60km,相对误差大约为 2%.详细信息可参考“ENVIS AT-1 Products Specifications”文档(http://earth.esa.int/pub/ESA_DOC/).为了方便数据处理和分析,利用反距离权重(inverse distance weighted,IDW)插值法对OMI和SCIAMACHY数据进行插值,生成0.25°×0.25°空间分辨率的数据集.1.2 地面数据世界臭氧与紫外线辐射数据中心 WOUDC)是世界气象组织(WMO)全球大气观测计划下属的 5个世界数据中心之一.本研究地面观测的臭氧总量从世界臭氧和紫外辐射中心获取,有亚洲地区 8个站点的数据,用以检验遥感反演数据的可靠性,站点的信息如下图1和表1所示.详细资料可访问 WOUDC的网站(http://www.mscsmc.ec.gc.ca/woudc).2.1 每天臭氧总量的比较获取臭氧总量比较的验证值,在时间上,地面观测值为日平均,卫星观测值为过境时瞬时值;在空间上,地面观测值与相对应卫星反演的一个像元值(0.25°×0.25°)进行比较.图2为地面观测站点和相对应OMI臭氧总量的线性回归分析,回归系数如表 2所示.线性回归的相关系数较高,在0.82～0.99之间.斜率和截距分别在 0.62～1.02和-7.28～104.04之间.截距的变化范围较大.精度最低站点为325号站点,相关系数最小,为0.82,斜率和截距分别为0.62和104.04.根据全部站点数据的回归分析,斜率和截距分别为0.98和4.25,相关系数达0.98.结果比单一站点的分析结果更好,多点的分析减小数据的不确定性.回归分析的结果表明了OMI反演的臭氧总量值普遍低于地面观测值.图 3为地面观测站点和相对应的SCIAMACHY臭氧总量的回归分析,回归系数如表2所示.相关系数和OMI的结果相似,但斜率和截距相差较大,特别是 325号站点.截距达131.89,相关系数为0.75.根据全部站点数据的回归分析,斜率和截距分别为0.95和 12.3,相关系数达 0.97.回归分析结果表明 SCIAMACHY反演的臭氧总量值普遍低于地面地面观测值,这与 OMI的结果相似.多点的综合分析结果与OMI相似,减小了不确定性,也说明各个站点由于受到所在地理条件的影响,遥感反演结果差异较大.由于进行比较验证的地面观测值和卫星反演值在时间和空间上不是完成匹配的,大气中臭氧总量时间变化和空间分布是不均一的,因此,地面观测和卫星反演存在一定的误差;卫星过境时间不一样,OMI和SCIAMACHY反演结果也就存在一定的差异.从回归分析结果来看,OMI反演结果优于SCIAMACHY,而且OMI具有更高的空间分辨率和时间分辨率,对于较小区域的臭氧研究更有价值.2.2 月平均臭氧总量的比较图4为与地面观测8个站点相对应遥感反演(OMI、SCIAMACHY)月平均臭氧总量相对偏差的变化.相对偏差是指遥感反演值减去地面观测值与地面观测值的比值.图中有些站点某些月数据缺失,主要是地面观测站点观测仪器出现问题不能获取数据. OMI与WODUC的相对偏差较小,这个结果与 Fioletov 等[12]在北半球25°N～60°N 的研究相似,OMI的相对偏差在-0.05～0.05 之间.但是,有少数月份的相对偏差达到-0.1,如站点 325,从 2005年 1月开始,相对偏差较小,为 0.05,到 2007年 4月,相对偏差较大,为-0.12.这个变化模式与SCIAMACHY的结果相似.SCIAMACHY 与WODUC的相对偏差较大,特别是纬度较高的站点,主要集中在-0.1～0.1之间.纬度较低的 3个站点(216、209、190)的相对偏差较小,主要集中在-0.05～0.05之间.而且SCIAMACHY的相对偏差比较离散,波动较大.说明 SCIAMACHY 反演的臭氧总量不确定性更大,在高纬度地区更为明显,与 OMI相比,相对偏差的变化相似性较差.OMI/WODUC和SCIAMACHY/WODUC的相对偏差呈现季节性变化,但是规律性较差.综上所述,OMI反演的臭氧总量精度更高.3.1 不同站点的变化特征利用与地面8个站点对应精度较高的OMI遥感数据进行臭氧总量变化特征分析.由于臭氧总量的纬度地带性明显,所以根据位于不同纬度的站点进行比较分析,图5为2005～2009年臭氧总量距平值的变化.图中站点(216、209、190、325)的地理纬度小于35°N,站点(332、295、208、326)的地纬度大于35°N.臭氧总量距平值随纬度的增大波动随之增大.站点位置小于35°纬度的臭氧总量距平值变化较小,在-50～50DU之间,而且4个站点的变化模式相似.站点位置大于35°纬度的臭氧总量距平值变化较大,在-60～150DU 之间,4个站点的变化模式相似.纬度最低的站点(216)臭氧总量距平值变化最小,大约只有-30～30DU;纬度最高的站点(326)臭氧总量距平值变化可达-100～180DU.从表3的标准差分析也反映出臭氧总量随纬度的增大波动随之增大.从纬度最低的站点(216)的标准差为 15.3DU增加到纬度最高的站点(326)的标准差为 54.7DU.臭氧总量距平值的变化存在明显的季节性,秋季和冬季的臭氧总量低于春季和夏季.在低纬度的站点,最大的变化出现在4月或5月,最小值在11月或12月;在高纬度的站点,最大和最小的变化则分别出现在2月或3月和8月或9月.主要由于太阳辐射的季节变化引起的,特别是太阳辐射的紫外波段,它是大气中产生臭氧光解作用的关键因素[20].在高纬度,太阳辐射的季节变化较大.因此,由O2光解产生O3的变化也较大.3.2 臭氧总量空间分布图6为2005～2009年平均臭氧总量的空间分布,从图 6中可以看出臭氧总量的分布呈现明显的纬度地带性,低纬度臭氧总量较低,高纬度臭氧总量较高.臭氧总量纬度地带性分布的原因主要是太阳辐射和大气环流引起的[1].臭氧总量从低纬度向高纬度变化量逐渐增大.赤道地区和中纬度地区差值可达200DU以上.在OMI数据中,显示了臭氧总量空间分布在青藏高原区出现明显的低值中心,这与周秀骥等的研究一致,并且臭氧总量低值沿着青藏高原东南的横断山脉向低纬度延伸,低臭氧总量主要是由于较高海拔引起的[22].SCIAMACHY的结果在青藏高原区和横断山脉上空的低值区不明显,并且在空间分布上连续性较差,表明了OMI反演的臭氧总量数据更能揭示出空间差异.可能是不同的反演算法和传感器的设置引起的,如空间分辨率、感器视场角和扫描宽度.OMI和SCIAMACHY的空间分辨率分别为13km×24km和30km×60km,OMI覆盖全球只用 1d,而SCIAMA-CHY需要6d.图7是2005～2009年OMI和SCIAMACHY多年平均值的差值,描述 2个传感器反演的臭氧总量空间分布的差异.2个传感器的差值在-25～25DU 之间,说明 2个传感器在不同地区反演结果不同,在青藏高原区,OMI的臭氧总量小于SCIAMACHY,大约在 10～20DU 之间.在其他地区,特别是40°N、130°E 地区,SCIAMACHY 反演的臭氧总量小于OMI,最大可达20DU.OMI的空间差异更加明显,在低值的青藏高原和高值的东北亚地区能更好的表现出来.因此,OMI可以体现出臭氧总量空间变化上更多的信息.对30°N做剖线,图 8为 2005～2009年月平均臭氧总量在30°N剖线从70°E～140°E的变化.由于经过青藏高原,海拨在 4500m 以上,缩短了臭氧气柱,减少了臭氧总量,臭氧总量与高程呈反比[22-23],而且高海拔改变了青藏高原区的热力和动力状况.因此,在80°E～100°E 的青藏高原区出现臭氧低谷,随着时间的演变臭氧低谷发生周期性变化,大约比周围地区低了12DU,而在SCIAMACHY数据中,没有体现这种空间特征和周期性变化.在中国四川盆地(105°E、30°N),OMI臭氧总量出现较小的峰值,而SCIAMACHY的数据也没有体现出这个空间特征.四川盆地臭氧总量较高的原因可能是地形的影响,盆地地形不利于气流的交换.而且四川盆地湿度较大,这也是影响臭氧总量较高的原因[22,24].较大的相对湿度有利于对流层中光化学反应,进而产生臭氧[25].为了更好地分析臭氧总量纬度地带性的变化,沿着120°E 做剖线,图 9 为 2005～2009 年月平均臭氧总量(OMI、SCIAMACHY)在120°E 从4°N～55°N 的变化.臭氧总量随着纬度的增大而逐渐上升,而且冬季、春季的纬度地带性比夏季、秋季明显,但是增长的速率存在明显差异.以30°附近为分界,在低纬度变化量小于中纬度,从4°N～30°N 地区,随着纬度的增大臭氧总量增长平缓.从30°N～50°N 地区, 随着纬度的增大臭氧总量快速增大.2005～2009年多年平均值,对于OMI数据,50°N 比30°N 大了大约 87.1 DU,为23.79%,30°N比4°N大了大约29.9 DU,为10.71%对于SCIAMACHY数据, 50°N比30°N大了大约91.0 DU,为24.56%,30°N 比4°N 大了大约 28.8 DU,为 10.30%;对于 OMI和 SCIAMACHY 的平均值,50°N比30°N大了大约89.1DU,为24.17%,30°N比4°N 大了大约 29.4DU,为 10.51%.4.1 利用OMI和SCIAMACHY传感器反演的臭氧总量数据,结合地面观测的臭氧总量数据进行了验证.回归分析表明,OMI反演的臭氧总量(斜率和截距分别为0.98和4.25,相关系数为0.98)比SCIAMACHY(斜率和截距分别为0.95和12.3,相关系数为0.97)反演的更好;相对偏差的分析也佐证了这个结果,而且OMI具有更高的时间和空间分辨率.2个传感器反演的臭氧总量空间差异明显,差值在-25～25DU 之间.在不同地区反演结果不同,在青藏高原区,OMI的臭氧总量小于SCIAMACHY,大约在 10～20DU 之间.在其他地区,特别是40°N、130°E 地区,SCIAMACHY 反演的臭氧总量小于OMI,最大可达20DU.4.2 臭氧总量存在明显的季节变化,在低纬度地区最大值出现在4月或5月,最小值在11月或12月,而在高纬度地区最大和最小的变化则分别出现在2月或3月和8月或9月.4.3 臭氧总量纬度地带性分布明显,而且呈现明显的季节变化,臭氧总量随着纬度增加而逐渐上升.从4°N～30°N 臭氧总量增长较平缓,从30°N～50°N 臭氧总量快速增大,分别大约为 29.4和89.1 DU,即大约为10.51%和24.17%.在青藏高原地区出现臭氧低值区,并在青藏高原东面的横段山脉向低纬度延伸.4.4 臭氧总量变化在不同纬度呈现不同的模式随纬度的增大波动随之增大.纬度最低的站点(216)臭氧总量距平值变化最小,大约只有-30～30 DU,纬度最高的站点(326)臭氧总量距平值变化可达-100～180DU.[1] WMO. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2006, Global Ozone Research and Monitoring Project-Report No. 50 [R].Geneva, Switzerland, 2007.[2] Bojkov R D. Ozone changes at the surface and in the free troposphere, in Tropospheric Ozone: Regional and Global Scale Interactions [R]. D. Reidel, Dordrecht, NetherIands: edited by I. S.A. Isaksen, 1988.[3] Gregory C R, George C T, Donald J W, et al. Seasonal trend analysis of published ground-based and TOMS total ozone data through 1991 [J]. J. Geophys. Res., 1994,99(D3):5449-5464.[4] William J R, Janel B C. Coherent variations of monthly mean total ozone and lower stratospheric temperature [J]. J. Geophys.Res., 1994,99(D3):5433-5447.[5] Schneider N, Lezeaux O, J de La Noe, et al. Validation of ground-based observations of stratomesospheric ozone [J].Journal of Geophysical Research, 2003,108(D17):4540,doi:10.1029/2002JD002925.[6] 王振亚,李海洋,周士康.平流层中臭氧耗减化学研究进展 [J].科学通报, 2001,46(8):619-625.[7] Farman J G, Shaklinarge J D. 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China Environmental Science, 2011,31(4)：529～539Abstract：Using the total ozone products derived from ozone monitoring instrument (OMI) and scanning imaging absorption spectrometer for atmospheric chartography (SCIAMACHY), and validated by the ground based measured total ozone data from WODUC. The temporal and spatial characteristics of total ozone over Asia region was analyzed based on the remotely sensed datasets. The validation result indicates that there are highe r accurate of the OMI retrieved total ozone data than SCIAMACHY’s, and OMI data has higher resolution both temporal and spatial-scales. The seasonal variation of total ozone presents obvious pattern, the largest value appear in April and May, and the smallest value often appear in November and December over lower latitude areas, respectively. But for the higher latitude areas; the largest and smallest appear in February or March and August or September respectively. The total ozone present latitudinal relied on distribution pattern and increasing with latitude raised. From 10ºN ～30ºN, the increasing rate is less, while from 30 ºN～50ºN, the increasing rate is boosty. There is a lower value area over Tibetan Plateau and extend to the lower latitude areas along Hengduan Mountains of China. The variation of total ozone distribution pattern also alterative along with different latitudes, the trend is that with the mean total ozone value increase with latitude raised. The variation of total ozone in 216 lower latitude stations are smaller, with alternation for mean value is 30 DU. There are big variation of total ozone value in 326 higher latitude stations, with alternation for mean value is up to 180 DU.。
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0 引言 近年来，我国气溶胶大气污染事件（如沙尘、
灰霾等）的发生越来越频繁，尤其在我国北方地区， 除受沙尘天气的影响外，受灰霾的影响也较大[1]。灰 霾等污染事件伴随的主要污染物为气溶胶和痕量气体 （O3 、SO2及NO2等），因此对它们进行大范围的星 载监测有助于我国大气环境污染的预报。
国际上对痕量气体和气溶胶的星载监测起步于20 世纪70年代。1979年，TOMS（Total Ozone Mapping
由中国科学院国家空间科学中心研制的臭氧总
量探测仪（TOU）是我国自主开发研制的用于全球 臭氧总量监测的仪器[12]，于2008年开始搭载在气象卫 星风云三号A星（FY-3A）发射，之后的FY-3B星和
30 Advances in Meteorological Science and Technology 气象科技进展 9（1）- 2019
Progress 研究进展
FY-3C星先后搭载TOU发射成功，至今已有三台TOU 仪器在轨运行。TOU的成功发射和运行实现了我国臭 氧总量探测从无到有的过程，从根本上改变了我国大
(1 National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190 2 National Satellite Meteorological Centre, Beijing 100081
3 University of Chinese Academy of Sciences, School of Astronomy and Space Science, Beijing 100049)
的星载紫外探测仪器被发射并进行痕量气体的探测， 如欧州空间管理局的GOME-1[4-5]、SCIAMACHY[6]、 GOME-2[4]，以及美国的OMI [3]和OMPS[7-8]等。此外， 这些仪器还进行吸收性气溶胶指数的反演 [9-11]，用于
吸收性气溶胶的监测，如灰霾、沙尘源自生物燃烧及火山灰等。收稿日期 ：2017 年 11 月 24 日；修回日期 ：2018 年 5 月 3 日 第一作者 ：王后茂（1986—），Email ：hmwang@ 资助项目 ：科技部国家重点研发计划课题（2017YFB0502803）
Spectrometer）探测仪利用大气紫外后向散射已连续 进行近30年的全球大气臭氧总量反演，并利用吸收性 气溶胶指数进行吸收性气溶胶监测[2-3]。之后，一系列
气象科技 进展
FY-3星紫外臭氧总量探测仪（TOU） 监测大气臭氧及吸收性气溶胶
王后茂1 王咏梅1, 3 王维和2 张卓1
（1 中国科学院国家空间科学中心，北京 100190；2 国家卫星气象中心，北京 100081； 3 中国科学院大学天文与空间科学学院，北京 100049）
摘要：FY-3卫星上搭载的紫外臭氧总量探测仪（Total Ozone Unit，TOU）是我国首台自主研制的用于全球臭氧总量监 测的仪器，自2008年5月至今已有3台仪器搭载在气象卫星（FY-3A/FY-3B/FY-3C）上成功发射并在轨运行。TOU利用 紫外波段进行臭氧总量反演，以获得全球臭氧的分布及其变化。2013年，针对我国灰霾、沙尘等气溶胶污染事件频发的 环境问题，TOU紫外探测数据被成功用于吸收性气溶胶指数（AAI）的反演，之后TOU被用于我国吸收性气溶胶污染事 件的监测，为沙尘、灰霾等的预报提供监测数据。对TOU的数据和产品的质量和应用进行了介绍，包括L1B数据、臭氧 总量产品及AAI指数。在此基础上，根据现有仪器的不足，对后续仪器的发展方向进行了阐述。 关键词：紫外臭氧总量探测仪，L1B数据，臭氧总量，吸收性气溶胶指数 DOI：10.3969/j.issn.2095-1973.2019.01.005
Ozone and Absorbing Aerosol Measurements by Ultraviolet Total Ozone Unit (TOU) of FY-3 Satellites
Wang Houmao1, Wang Yongmei1, 3, Wang Weihe2, Zhang Zhuo1
Abstract: Total Ozone Unit (TOU) is one of the main instruments on the FY-3A/B/C satellites and the first instruments in China to monitor daily total ozone coverage globally. They have been in orbit since May 2008. Total ozone is retrieved by ultraviolet radiance to observe global ozone distribution and its variation. Then, the absorbing aerosol index (AAI) is retrieved using 331 nm and 360 nm. Data from 2013 were used to observe atmospheric pollution such as smog, dust storm, and biomass burning in China. In this paper, the quality and application of TOU data are shown and discussed, which include L1B radiance, total zone, and AAI. The direction of future instruments is discussed. Keywords: ultraviolet total ozone unit, L1B data, total ozone, absorbing aerosol index