在2023年6月5日世界环境日之际，中国科协生态环境产学联合体向社会发布了2022年度“中国生态环境十大科技进展”。

中国气象科学研究院车慧正研究员团队完成的科研成果“大气气溶胶光学组分定量遥感及其环境气候效应研究”入选。 

2022年度中国生态环境十大科技进展“大气气溶胶光学组分定量遥感及其环境气候效应研究”（来源：中国科协生态环境产学联合体）

大气气溶胶成分复杂、来源多样，准确刻画大气气溶胶“光学-微物理-组分”特性并揭示其时空演变规律和环境气候效应是科学界和决策者共同关心的问题。当前，大气气溶胶卫星遥感反演技术只提供气溶胶光学特性或类型定性产品，气溶胶组分柱浓度卫星定量遥感长期以来一直未能取得突破，严重制约了大气柱气溶胶污染精细化演变规律及其时空驱动力科学理解。

项目团队瞄准这一关键技术，通过整合地基观测、多角度偏振卫星遥感和大气辐射传输模拟等技术手段，构建气溶胶特性和地表参数反演矩阵，有效解决了困扰气溶胶和地表特征参数同时反演的解耦难题，开辟了从辐亮度遥感观测直接估算气溶胶组分含量的新途径，构建了气溶胶组分柱浓度定量遥感反演技术，突破了卫星遥感无法直接获取气溶胶组分的瓶颈，研制了国际上首套全球高精度气溶胶组分柱浓度卫星遥感数据产品2022年7月发布以来，已被国内外学者下载使用近1200次，用于精确评估气溶胶不同组分辐射效应的定量贡献。

在服务国家重大战略需求方面，我国于2018年成功发射首个多角度偏振卫星传感器，开启了大气气溶胶国产多角度偏振遥感探测的新时代。但是却面临着欧美等发达国家技术封锁的巨大风险和挑战。项目团队聚焦多角度偏振探测优势，发展了国产高分卫星多角度偏振气溶胶组分反演新算法，实现了我国卫星由光学特性→PM_2.5浓度→组分浓度精细化定量刻画的跨越，突破了长期以来缺乏国产卫星气溶胶偏振遥感定量产品的难题，填补了我国大气环境多角度偏振遥感领域的技术空白，有效提升了国产卫星生态环境遥感监测能力。

针对国际上NASA主导的地基AERONET观测网标准产品仅提供气溶胶光学厚度、单次散射反照率、复折射指数、粒径谱分布等光学-微物理-辐射特性产品。项目团队通过耦合气溶胶不同组分粒径大小、形状、混合状态等参数化方案，发展了地基太阳光度计遥感观测的气溶胶组分-光学辐射特性反演算法，建立了星基高覆盖、地基高频次的气溶胶组分“星-地”协同监测新方法，实现了星-地反演算法先验假设一致、约束参数动态更新、求解和质控方案一致的有机融合。研制了全球空间连续的高精度气溶胶组分卫星遥感产品，构建了时间连续的分钟级地基气溶胶组分数据集，弥补了国际上地基遥感无法直接提供气溶胶组分的不足。

利用气溶胶组分定量反演关键技术体系，融合地基观测、多源卫星遥感和辐射传输模拟等方法，揭示了全球范围内气溶胶黑碳、棕碳、吸收性和散射性沙尘、可溶性盐类等光学组分柱浓度时空演变规律和特征，阐明了气溶胶老化过程对含碳气溶胶污染的影响，从卫星遥感视角拓展了人为源（黑碳、棕碳和有机碳）组分对我国雾-霾污染过程影响机理的新认识，发现了细模态光吸收含碳气溶胶黑碳含量与人为排放源的定量关系，突破了黑碳和排放源之间关联复杂，却难以量化的瓶颈，从卫星遥感视角量化了吸收性沙尘（以氧化铁为主）对沙尘光学特征的贡献。开展了全球及区域气溶胶污染时空驱动力、极端气溶胶污染事件成因及影响研究，解耦了气溶胶粒径大小和不同组分对气溶胶污染影响的时空特征，阐明了人为细粒径气溶胶（硫酸盐和碳质气溶胶）对陆地气溶胶污染的定量贡献，发现我国中度和重度气溶胶污染出现频率大幅削弱，但轻度气溶胶污染频率有所上升，指出未来需进一步实施精细化污染治理策略，才能够持续改善环境空气质量。对本世纪最大规模的火山喷发事件进行了近实时高时空分辨率监测，揭示了其三维演变规律和传输路径，发现了喷发高度、大气环流条件与辐射气候效应的联系，定量估算了2022汤加火山喷发注入平流层中的气溶胶含量及其对短期辐射的扰动。

研究成果于2022年在Science Bulletin, Engineering，Earth System Science Data等国际高水平期刊上发表SCI论文5篇，相关技术和产品应用在高校、中科院、气象、环保等十余家科研和业务单位为改进国产卫星大气校正精度、开展气溶胶组分遥感监测、应对气候变化等国家重大需求提供科技支撑。成果对于深入理解大气柱气溶胶污染精细化演变规律，制订下一步大气污染防治政策、协同推进减污降碳协同增效具有重要指导意义。

该成果主要完成人为中国气象科学研究院大气成分与环境气象研究所（碳中和监测与评估中心）车慧正、李雷、桂柯、郑宇、王志立等，得到国家杰出青年基金（41825011）、重点基金（42030608）、青年基金（41905117）等联合资助。

延伸阅读

为反映生态环境科技领域前沿发展动态，引领生态环境领域技术创新，为我国生态环境保护和美丽中国建设提供科技支撑，中国科协生态环境产学联合体（以下简称“联合体”）开展了2022年度“中国生态环境十大科技进展”遴选工作。

经两院院士、联合体各成员单位和全国大专院校、科研机构推荐，联合体对推荐进展进行形式审查、公示、初评并组织院士和学部委员终评。入选的项目需要在科学技术方面有重大进展，且具有创新性、先进性、重大学术价值和应用前景或良好的社会效益。