卫星传感器EPIC探测地球大气中的气溶胶

在2018年牧场大火期间，烟羽上升并蔓延到加利福尼亚。新的研究表明，基于卫星的传感器EPIC能够准确监测像这样的烟羽，以及悬浮在地球大气中的其他气溶胶。学分：美国宇航局戈达德太空飞行中心，CC BY 2.0

气溶胶是在地球大气层中漂浮的小固体颗粒。这些微小的微尘可能是许多不同物质中的任何一种，例如灰尘，污染和野火烟雾。通过吸收或散射阳光，气溶胶会影响地球气候。它们还影响空气质量和人类健康。

对气溶胶的准确观测对于研究其影响是必要的。正如Ahn等人所证明的那样，深空气候观测站（DSCOVR）卫星上的地球多色成像相机（EPIC）传感器为监测这些粒子提供了新的机会。

DSCOVR于2015年发射，其轨道使其悬浮在地球和太阳之间，因此EPIC可以在连续的日光下捕获地球的图像 - 无论是在可见光范围内还是在紫外线（UV）和近红外波长下。然后，EPIC近紫外气溶胶算法（EPICAERUV）可以从图像中收集有关气溶胶特性的更具体信息。

与其他卫星载气溶胶传感器一样，EPIC能够在地面或飞机传感器难以进入的地理位置观测气溶胶。然而，与其他每天只能进行一次测量的卫星传感器不同，EPIC独特的轨道使其每天可以收集地球整个阳光照射面的气溶胶数据多达20次。

为了证明EPIC的能力，研究人员使用EPICAERUV来评估其观察到的气溶胶的各种特性，包括光学深度，单散射反照率，云上气溶胶光学深度和紫外线气溶胶指数的特征。这些特性是监测气溶胶及其影响的关键。分析表明，EPIC对这些特性的观察结果与地面和飞机传感器的观察结果相比具有优势。

研究小组还使用EPIC评估了北美近期野火产生的烟羽的特征，包括2017年不列颠哥伦比亚省的大面积火灾，加利福尼亚州2018年的门多西诺复合火灾以及2020年的多起北美火灾。EPIC在2017年通过太阳吸收驱动的绝热加热对流层顶的烟雾自放升的观测证明做出了贡献。EPIC观测成功捕获了这些巨大的气溶胶羽流，得出的羽流特征与地面测量结果匹配。

这项研究表明，尽管在某些观察条件下空间分辨率粗糙且可能存在较大的误差，但EPIC可以作为气溶胶监测的有用工具。未来的努力将旨在改进EPICAERUV算法以提高准确性。

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