大气污染直接影响大气环境质量状况和全球气候变化，是全世界关注的重要环境问题之一。改革开放以来，随着我国工业化和城市化进程的加快，大量空中颗粒物的持续集中排放导致空气质量严重退化，亟须从全国和区域尺度定量了解我国大气颗粒物污染状况的空间分布特点。卫星遥感技术以其覆盖面广、实时观测和空间连续等优势，被广泛应用于空间大尺度大气颗粒物的连续监测。
在国家重点基础研究发展计划项目“多尺度气溶胶综合观测和时空分布规律研究”和中国科学院战略性先导科技专项“基于历史卫星数据提取气溶胶信息”等项目的持续支持下，遥感地球所科研人员通过重构2010~2015 年中国及重点区域大气浑浊度和PM2.5 浓度，呈现“十二五”以来大气浑浊度和PM2.5 浓度的时空特点。
1.2010~2015年中国NO2柱浓度
各种大气污染物中，高浓度的NO2 可严重危害人体健康、影响辐射收支平衡和生态平衡，引发酸雨、灰霾、光化学烟雾等一系列大气环境污染问题。近年来中国霾天气频发，灰霾前体物NO2 的高浓度排放及区域输送是其主要原因之一。
基于AURA/OMI 卫星数据，对中国地区大气中的NO2 进行监测，2010~2015年中国大气NO2 柱浓度遥感监测详细情况如下(见图1)。
图1 2010-2015 年卫星遥感监测中国大气NO2 柱浓度分布
近6 年来，中国大气NO2 柱浓度的高值区主要集中在京津冀地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区，其次是河南北部、山东西部，新疆乌鲁木齐和陕西西安等地也存在不同程度的NO2 高值区。NO2 柱浓度的高低，与当地的机动车数量、煤炭消耗等工业活动强度、气象条件、本地地形等因素密切相关，在一定程度上可反映当地的工业排放量。整体上2010~2015 年中国NO2 柱浓度的高值区范围有所缩小，且京津冀地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区等常年NO2 浓度较高，是大气污染较严重的区域，目前NO2 浓度均已有不同程度的降低。
中国大部分地区NO2 浓度的降低，有力证明了中国近年来大气污染控制政策的有效施行。以京津冀、长三角和珠三角地区NO2 浓度变化为例，2010~2015年，京津冀地区NO2 浓度由12.13×1015 molec/cm2 下降到9.72×1015 molec/cm2，NO2 浓度下降幅度达到19.87%;长三角地区NO2 浓度由10.57×1015 molec/cm2 下降到7.92×1015 molec/cm2， NO2 浓度下降幅度达到25.07%;珠三角地区NO2 浓度由7.14×1015 molec/cm2 下降到5.97×1015molec/cm2，NO2 浓度下降幅度达到16.39%。
2.2010~2015年中国大气浑浊度遥感指数
大气污染物主要成分之一是大气中的颗粒物。当颗粒物浓度超标，达到有害的程度时，大气污染会对人类的生存发展和生态系统造成危害。不仅如此，颗粒物浓度增高，与不同微粒的混合方式、环境湿度等因素还共同导致对太阳光的削弱作用增强，造成了大气浑浊，这也是我们对于大气污染的一个直观感受。对太阳光的削弱能力主要是颗粒物浓度和颗粒物大小等因素的影响。因此，大气浑浊程度是整层大气垂直大气柱中颗粒物浓度的表征。
大气浑浊度指数通常通过地面观测获得，相比地面获取的传统方法，卫星遥感技术提供了重构大气浑浊度空间分布的长期观测数据源，可追溯得到卫星完整观测时期全部覆盖范围的大气浑浊度。为了准确评估我国大气浑浊程度空间分布，科研人员将重构得到的大气浑浊度遥感指数划分为5 个等级，表示不同的大气浑浊程度。5 个等级由清洁到浑浊分别表示为：第一级清洁大气、第二级较清洁大气、第三级轻度浑浊大气、第四级中度浑浊大气和第五级重度浑浊大气。
2010~2015 年全国平均大气浑浊度等级为较清洁。清洁无污染面积占可监测面积的68.7%，其中清洁大气占可监测面积的35.8%，较清洁大气占可监测面积的32.9%，主要分布在云贵高原、东北等地区。浑浊大气占可监测面积的31.4%，其中轻度浑浊大气与中度浑浊大气分别占总监测面积的14.4% 和8.8%;重度浑浊大气占可监测面积的8.2%，主要集中分布在华北平原、长江三角洲地区、珠江三角洲地区等，大气浑浊度遥感指数等级较高(见图2、图3)。
图2 2010~2015 年全国6 年平均大气浑浊度遥感指数空间分布
图3 2010~2015 年全国6 年平均各等级大气浑浊度遥感指数比例分布
从时间趋势上，2010~2015 年全国平均大气浑浊度在整体上呈现降低的趋势，空气质量在6 年尺度上有所改善。2010~2015 年全国大气浑浊度遥感指数等级覆盖面积呈现如下特点及趋势(见图4)。
图4 2010~2015 年全国大气浑浊度遥感指数等级覆盖面积相对比例
2011年清洁大气覆盖面积最小(208.5万平方千米)，2010 年覆盖面积最大(255.0 万平方千米)，2015 年清洁大气所占面积(233.4 万平方千米)相比2011 年上升了11.9%，相比清洁大气覆盖面积峰值年——2012 年下降了8.5%。
对于较清洁大气，2010 年较清洁大气覆盖面积最小(196.4 万平方千米)， 2015 年覆盖面积最大(275.5万平方千米)，2015年比2010 年上升了40.3%，相比大气浑浊程度最严重的2011 年上升了34.5%。
全国2010~2015 年浑浊大气(轻度浑浊大气及以上)的覆盖面积均达到190 万平方千米及以上，6 年平均值为225.5 万平方千米。其中，2011 年浑浊大气覆盖面积最大(265.8 万平方千米)。随后污染面积呈逐年降低趋势，虽然在2014 年有小幅度的回弹(221.0 万平方千米，相比2013 年上升了1.4%)，但是2015 年污染面积仍然达到了最低水平，低于200 万平方千米，为194.1 万平方千米，相比2011年下降了27%，相比2010 年下降了12.4%。
此外，2010~2015年全国重度浑浊大气的覆盖面积均达到30 万平方千米以上，6 年平均严重污染面积为57.7 万平方千米。其中，2011 年严重污染面积最大，为89.8 万平方千米，随后逐年降低，于2015 年达到最低值(32.4 万平方千米)，相比2011 年下降了63.9%，相比2010 年下降了46.8%。
以上内容摘编自遥感监测绿皮书《中国可持续发展遥感监测报告(2016)》
（来源：中科院遥感地球所）