【战略前沿】美国空气质量监测系统(执行摘要)
来源: http://www.whitehouse.gov/sites/default/files/microsites/ostp/NSTC/air_quality_obs_2013.pdf
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2014-12-25

      2013年6月,奥巴马总统发布了气候行动计划。这个计划倡导一系列活动来帮助缓解碳污染的影响,准备面对和适应这些不可避免的影响,并促进国际努力来减少有害的全球气候变化影响。任何一个由三个组成部分构成的计划的成功都需要最高水平的大气科学研究和应用。

      幸运的是,对于多年来空气质量的广泛关注-从臭氧层、煤烟、二氧化碳到其他可吸入颗粒物-美国处于很好的位置来阐述更多面对气候变化的观测和建模的挑战。各级政府机构每年投入好几亿美元来维持和运行国家地基和空基空气质量观测网络,并且开展短期空气质量地面实测研究。这些研究活动采集的数据是进行有效的开发并执行政策措施以保护公共健康和环境不可代替的基础,并将为国家应对气候变化的影响起作用。

      该报告汇编了一整套由联邦政府部门和机构包括美国环保局(EPA)、美国海洋大气管理局(NOAA),美国航空航天局(NASA),美国农业部(USDA),美国能源局(DOE)、美国卫生部(DHHS),美国移民局(DHS)、美国内政部(DOI)以及各级州政府、地区政府和部落合作者运作或监管的美国空气质量测量方式与项目,包括日常监管和沉降网络,密集的实地研究,卫星和专用定位试验网。这些机构包括。该报告同时强调一些领先的观测需求和机会,并指出了一些在满足需求或利用机会时可能出现的障碍。附录中详细记载了专属报告和测量的污染物质,报告中的一些材料(没有优先顺序)列出如下:

观测需求

1. 虽然美国整体上增强了地方、地区观测和减排效果,但是仍然需要改善了解远距离或国际输送过来的污染物特征,以便更好地评估国内当地空气质量情况。

2. 有必要加强对大气、沉降和影响的监测,以了解污染物沉降对水生和陆地生态系统的影响。

3. 越来越需要记录全球气候变化,可能影响污染物自然排放或大气过程。

4. 有必要大力对于臭氧和颗粒物前体予以关注,以精确评估减排控制战略是否成功。

5. 持续需要更具成本效益的对合规性监控的方式,以减少对州和地方政府的财政负担。

6. 有必要对臭氧、颗粒物事件(包括其混合物)及其前体进行垂直方向的观察,用以评估并改进空气质量模型。

 

机遇

1.卫星遥感在对空气质量和污染物排放的检测能力的迅速成熟和发展,增强并扩展了固定观测网络和短期专项研究的时空范围,使环境监测进入前所未有的、高价值的开展基于卫星的生态特征测量工作。近期美国机构地球同步观测使命是提供与城市空气质量密切相关尺度的、提供明显的分析和综合机会的空间覆盖能力。

2. 空气质量模型越来越能够可靠地提供直接测量所缺乏的可信的时、空及组合信息,从而扩展了直接观测能力。

3 开放获取数据政策提供了增强接入观测数据、元数据和处理工具的途径,促进不同数据库的融合、巩固和非相关研究团队的合作。

 

前进屏障

1. 长期基础观测设施的维护和更新资金通常受到年度预算限制,阻碍了长期计划。

2. 机构通常支持自己的优先项目而不是进行区域联合的、共同担责的资源库建设。

3.一些议题没有充分阐述,因为受到了某一个实体的监督范围的限制。

4.资金通常集中用于先进技术的发展,没有充分结合处理和转变结果数据流的工具支持。

5 在缺乏政府授权和其他激励措施的情况下,空气质量监测技术的商业化受挫于疲软的市场激励。

 

结论

     美国有一个可靠和非常有价值的空气质量观测系统网络,近期技术进步进一步提供了前所未有的机遇以提高现有能力。但是,现有部门和机构间关于空气质量观测方面的资金模式和合作限制,阻碍着国家在这一领域充分发挥其潜力。

      美国科学技术委员会(NSTC)环境、资源和可持续发展专业委员会(CENRS)应考虑在空气质量研究小组委员会(AQRS)下设立一个长期的、多机构联合的观测工作组,其职责可能包括以下内容:

a 定期开展关于国家空气质量观测能力的充分调研;

b 明确阐明项目间的缺口和重复部分;

c 建立政府项目间的协调与合作;

d 建议设立项目设计和执行的最低标准;

e 推动公共数据模式应用和信息传播协议;

f 明确新观测技术应用的发展、调研和建议机会;

g 推动数据质量要素、梯度渐变监测和建模作用;

h 明确能够中断和抽回资金的低优先网络以弥补新投资的成本;

 

工作组同时可以发展以下几方面的战略:

a 启动对活性气体和含氮化合物微粒的监测,这些化合物导致产生臭氧和颗粒物,酸雨,以及生态系统中的营养物;

b 在核心测量站点配置测试设备以推动与卫星观测结果的对比;

c  将农村或偏僻地区作为观测目标,来测量来自远程污染物带来的区域污染问题;

d 在主要工业设施附近建立更牢靠的空气毒物监测,以帮助调查有害气体排放是否与报道的附近社区人们健康影响关联;

e 设计密集实地研究,以深入了解那些决定大气中臭氧、颗粒物及其他空气污染物在大气中富集的关键过程。

 

(王化、青秀玲编译,殷永元审核)