哨兵5号欧洲业务二氧化硫产品在中国的准确性评估

摘要

2017年11月欧洲空间局发射的哨兵5号搭载了新一代光谱仪(对流层大气监测仪,TROPOMI),可实现包括二氧化硫(SO2)在内的对流层大气成分高空间分辨率全球监测.欧洲空间局提供的SO2数据(TROPOMI欧洲业务SO2产品)对中国大气污染监测有重要支撑作用,然而数据有效性尚需验证.通过对比地基多轴差分吸收光谱仪数据(MAX-DOAS)和生态环境部中国环境监测总站(国控站点)数据,发现该数据明显高估中国北方SO2浓度.相对于地基MAX-DOAS站点高估61%~140%,且相关性小于0.5,相对于国控站点平均高估约54.6%.进一步研究表明,反演算法是造成显著性差异的原因.为了检验TROPOMI高光谱数据的适用性,自主研发的最优化估计方法也用于处理光谱数据,反演得到的SO2柱总量(中国科学技术大学(中国科大)SO2产品)与地基MAX-DOAS的偏差大幅降低(-4.8%~22%),相关性显著提高(0.72~0.89).与国控站点数据的平均偏差更小,为-25.8%.TROPOMI欧洲业务SO2产品相对于中国科大SO2产品偏高41.3%,并且标示了更大范围的重污染区域,与中国SO2大幅减排的事实相悖.而中国科大SO2产品大大提高TROPOMI结果在中国应用的准确性和价值.