国产高光谱观测卫星GF5-02成功捕获汤加火山喷发产生的SO2烟羽分布

中国科学技术大学工程科学学院与生态环境部卫星环境应用中心共建的大气环境遥感创新与研发基地采用完全自主开发的大气污染物超光谱遥感算法，成功捕获2022年1月汤加火山喷发产生的大量二氧化硫（SO₂）烟羽分布。

2022年1月13-17日，南太平洋汤加洪阿哈阿帕伊岛附近海域的海底火山（20.54° S, 175.38°W）发生大规模喷发。从喷发规模和爆炸的横向蔓延来看，这可能是自1991年皮纳图博火山喷发以来强度最高的一次火山事件，大量喷发物覆盖了汤加上空（图1、图2）。

我国2021年9月发射的高光谱观测卫星 (GF5-02，过境时间为当地时间10:30左右)，其搭载的 5台大气相关载荷，可快速精确获取全球大气主要污染气体、温室气体和PM_2.5等综合探测，有效地服务于PM_2.5与O₃协同控制、减污降碳协同增效，提升我国在全球环境议题上的国际话语权。中科大大气环境遥感创新与研发基地联合卫星中心，基于其中EMI-II载荷的观测光谱数据，对2022年1月13日—17日汤加火山影响区域的SO₂柱浓度进行了监测，结果如下：

1月13日，汤加火山首次喷发，GF5-02在火山喷发数小时内捕捉到高浓度的SO₂羽流，分布范围较为集中（图3）；

1月14日，汤加火山喷发的SO₂羽流向西部海域迁移稀释扩散（图4）；

1月15日，汤加火山1月14日第二次喷发，1月15日观测到更大规模和范围的SO₂羽流，几乎覆盖了汤加附近所有的岛屿（图5）；

1月16日，汤加火山再次喷发，SO₂羽流向西飘移，在斐济、瓦努阿图和新喀里多尼亚等上空可见（图6）。

1月17日，汤加火山喷发的SO₂羽流继续向西飘移（图7）。

中国科学技术大学大气环境遥感团队长期从事于大气污染成分和温室气体遥感监测算法和硬件的开发和研究，近年来在大气遥感监测领域取得了一系列原创性的科研成果，实现国产卫星载荷反演结果质量达到国际最先进卫星的同等水平。本次基于国产EMI-II载荷的汤加火山SO2烟羽观测表明我国的高光谱卫星能够在全球突发事件的监测中发挥重要作用。

图 1  日本葵花-8卫星观测汤加火山喷发真彩图

图2 汤加火山喷发物

图3  2022年1月13日（UTC）GF5-02/EMI观测到汤加火山喷发产生的SO₂羽流

图4  2022年1月14日（UTC）GF5-02/EMI观测到汤加火山喷发产生的SO₂羽流

图5  2022年1月15日（UTC）GF5-02/EMI观测到汤加火山喷发产生的SO₂羽流

图6  2022年1月16日（UTC）GF5-02/EMI观测到汤加火山喷发产生的SO₂羽流

图6  2022年1月17日（UTC）GF5-02/EMI观测到汤加火山喷发产生的SO₂羽流