其他见解

气溶胶对环境的影响

我们最近坐下了S.K教授。Satheesh讨论他对气溶胶对环境的影响的工作。S.K.Satheesh是大气和海洋科学中心，印度科学院的教授，以及Divecha气候变化中心的主任。他是南亚南亚区域办事处的执行主任未来地球倡议和当前科学编辑。

他于2018年获得了物理科学的Infosys奖，以便他在气候变化领域的开拓科学工作。他对黑碳（BC）气溶胶的研究有助于科学家了解这些颗粒对印度次大陆的气候，降水和人类健康的影响。

以下是与Satheesh教授的对话中的一些摘录：

你能告诉我们一些关于黑碳气溶胶颗粒的影响的研究吗？环境，工业和社会大的意思是什么？

在过去的几十年里，科学家们追求了气溶胶科学及其对环境的影响。例如，除了基于地面的观察者网络之外，我们还使用研究船舶和仪表飞机对印度陆地和远程海洋地区进行了众多现场实验。我们发现了强大的优质梯度升高的气溶胶诱导的大气变暖，影响了区域气候，包括印度季风。

我们使用高空气球来测量上层对流层中的黑碳气溶胶。这些研究表明了BC颗粒如何通过吸收 - 加热对流循环达到较高的大气水平。这是重要的，因为BC颗粒的存在可以加剧平分臭氧损失并延迟几十年来延迟分流层臭氧孔的回收。

许多行业和学科在进一步研究我们的研究方面发挥作用。例如，我们使用在大气，陆地，海洋和海冰，气溶胶，碳循环，动态植被和大气化学上的气候模型。这些模型需要具有高空间分辨率（如3.5 km）的复杂模拟，并计算密集。

这是一种非线性计算关系，随着水平尺寸的两倍的增加将导致CPU时间增加16次。主要挑战包括计算马力，计算科学和数学，以及管理模型运行和编程模型和并行化所需的软件。我们需要Teraflop和Petaflop Computing以及对应于10亿电网的高网格分辨率，需要Exascale计算。

此外，需要低成本传感器来监测空气污染。空气质量降解是增加肺病等哮喘的肺病的主要原因。颗粒物质污染也可以是致癌性的。为了提高空气质量，第一步是使用低成本传感器在每个城市的许多地方监控它。

需要注意的另一个领域是缺乏局部气候模型。印度气候科学界依赖于国外发达的气候模型，用于气候预测。由于这些是基于其他地方的测量，因此它们不一定适用于印度环境。为了在印度制定气候模型，我们需要多年来的持续努力，许多气候建模者和软件专家在一起。

2.您的工作要求您实时测量，量化和分析整个数据。请给出意见。

黑色碳颗粒等光吸收气溶胶可以影响气候，农业，卫星遥感和公共卫生。它们可以改变影响地球大气系统水文平衡的云属性和降水模式。

因此，精确测量环境中的气溶胶对于回答与气候变化有关的重要问题是重要的。这些测量可以从地面，从空间或仪表飞机完成。

我们在2001年在印度理学研究所建立了气溶胶气候天文台，旨在表征气溶胶并评估其辐射影响。该实验室具有许多复杂的仪器，可以测量气溶胶的气候敏感参数以及表面辐射。该实验室现已为其气溶胶研究而闻名，目前正在参与在印度地区进行大规模的野外活动，以及设计和开发多角度偏振成像器等卫星传感器。

类似的观察者也在Minicoy（Lakshadweep），港口布莱尔（Andaman和Nicobar），以及Iisc在卡纳塔克州北部的第二校区的Challakere。网络现在拥有大约40到45遍的观察者。此外，我们的研究小组在船上研究船上和仪表飞机上进行了现场实验。

由于所有这些数据都无法实时使用，因此它可能是非常具有挑战性的。我们只能在向我们提供或以其他方式交付给我们时访问数据。这是我们正在寻求解决的区域。

3.您如何看待具有人工智能的技术的复杂性，影响不仅仅是您的工作，而且对环境意识和可持续性的更大呼吁？

人工智能在涉及天气和气候，灌溉，卫星遥感（包括图像处理），空气质量预测等灾害管理中起着非常重要的作用。可以有效地利用基于AI的天气预报模型来警觉和提供关于灾难和/或极端天气条件的预警。

与AI系统结合使用时，土壤湿度传感器可以帮助优化灌溉系统，尤其是在缺水缺水的位置。此外，如果与Google地图相关联，空气质量模型模拟和预测可以为公民提供基于位置的空气质量警报。科技产业可以在这里发挥重要作用。

4.鉴于您对公共卫生的研究潜在影响，很明显，科学，社会和政府社区需要紧密对齐。你是否看到这种情况有效地发生在更大的尺度上？您可以使用技术作为高效的管道吗？

我们一直努力实现这一目标。我们组织与议员的互动会议，以创造对与社会有关的问题的认识。最近的是融化喜马拉雅冰川对印地甘肃盆地水安全的影响。计划的下一个被计划的是空气质量和健康，因为空气污染的缓解需要参与政策制定者。

我们已经建立了未来地球南亚地区办事处，这是一项由联合国在班加罗尔的国际机构支持的国际科学暨政策倡议。目的是（a）促进该地区的具体活动的实施，（b）确保区域优先事项成为战略发展的一部分，（c）作为研究人员，研究机构，投资者和投资者之间的主要联系点。其他有关方面和（d）提供最新，并及时的信息积极致力于跨越该地区的研究人员和利益攸关方。

我们的研究有助于更好地了解气溶胶对印度季风的影响。欧洲地球物理联盟杂志出版的一项研究表明，与早期的信仰相比，气溶胶实际上增加了季风降雨。由于我们对全球气候模型中的光吸收气溶胶描述，这种模拟是可能的。

使用仪表飞机有助于我们首次在靠近喜马拉雅地区的强烈气溶胶诱导的温暖诱导的温泉诱导的观测证据。我们发现，除非迫切而且大幅减少了对印度难牙池的气溶胶丰度，否则结果可能会影响水供应到居住在下游的十亿人。

5.最后，下一步是您的研究？您的发现将如何映射到下一组研究？

我们的焦点领域未来之一将是研究气溶胶在自由空间光学通信中的作用。FSO通信是一种技术，其中通过在允许光学连接中的自由空间中的光传播和用于许多领域，例如用于移动用户的数据服务以及点对点或点对点来传输数据的技术从飞机到地面或卫星到地面的多点链接。¹黑碳颗粒的存在通常被视为FSO通信系统的障碍。然而，我们的研究表明，高度为4.5 km的高度升高的BC层增强了本地大气稳定性，导致大气折射率结构参数（CN2）的大大减少。因此，BC颗粒实际上可以是空中FSO通信系统中的一个福音。

我们还打算进一步研究我们对飞机对黑碳排放臭氧层的影响。航班期间的飞机排放导致尖锐和狭窄的烟灰高海拔层。在某些条件下，该烟灰可以自我倾斜并进入较低的平流层，在没有沉淀的情况下，这些颗粒可以持续长时间。BC在平流层中存在的可能影响之一是一种化学反应，导致臭氧的耗尽。需要使用卫星，平流层气球和建模的更多观测性研究来解决这一重要现象，特别是在飞机交通高的地区。

我们在不久的将来寻求解决最重要的问题是气溶胶在影响云微物理和辐射性质方面的作用。我们计划建立一些表面气候观察和一系列使用仪表飞机和船舶的野外活动。季风是具有明确定义的周期性和空间特征的最大有组织大气动作之一，使其成为评估模型和测试其在模拟区域规模现象时性能的理想案例研究。目前，在建模这些系统中存在显着的不确定性，并且需要更好的数据和改进的参数化来关闭这种间隙。我们的实验将在理解工作中的流程并提供有关气溶胶对扰动中可能最高的地区气候影响的答案。

¹https://www.hindawi.com/journals/ijo/2015/945483/