我們平時看到的空氣污染指數（PSI）和PM2.5讀數，主要反映近地面的空氣品質狀況。但污染物在城市上空如何分層、怎樣隨風移動，僅靠地面監測數據很難完整呈現。現在，新加坡南洋理工大學（NTU）正在通過三維大氣監測技術，為城市空氣污染繪製一幅更加立體的「全景圖」。
從平面到立體：一場監測革命
遍布新加坡全島的空氣品質監測站，忠實記錄著我們呼吸的每一口空氣。但你有沒有想過，這些監測站幾乎都建在地面。它們測出的是街道高度的PM2.5，可住在20樓公寓，或是在CBD摩天大樓里辦公的你，呼吸的空氣和地面真的一樣嗎？答案或許是否定的。
傳統的地面監測，就像給城市拍了張X光片，只能看到二維信息。而NTU的新技術，目標是完成一次徹底的飛躍——從2D升級到3D，給整座城市的大氣來一次「CT掃描」。它不再滿足於知道「哪裡」有污染，而是要精確描繪出污染物在垂直高度上的分布、濃度和飄散路徑，讓那些隱藏在高空的污染雲團無處遁形。
黑科技揭秘：雷射雷達如何透視煙霾
想給看不見摸不著的空氣「拍照」，要用什麼黑科技？答案就是雷射雷達（Lidar）。你可以把它想像成一個超級靈敏的「探照燈」。系統會向天空發射肉眼看不見的雷射，當雷射遇到空氣中的氣溶膠顆粒時，會產生後向散射，部分光信號被設備接收。
通過分析這些返回信號，研究人員可以了解不同高度上的氣溶膠分布；與此同時，Doppler LiDAR還能測量風場，從而觀察這些顆粒如何隨著空氣流動在不同高度遷移。整個過程和雷達探測飛機原理相似，只是目標換成了微小的污染顆粒。
這套名為3DREAMS@SG的監測網絡由新加坡南洋理工大學新加坡地球觀測研究所（Earth Observatory of Singapore，EOS）發起並主導。監測系統能夠持續獲取不同高度上的氣溶膠和風場數據，NTU團隊也正嘗試結合大氣模型與人工智慧，進一步提升空氣品質預測能力。
這種新方法最大的優勢，是補上了傳統地面監測難以獲得的垂直信息。除了了解近地面的空氣狀況，研究人員還能連續觀察數千米高空中的氣溶膠分布和風場變化，從而更完整地掌握污染物在城市上空的輸送過程。
新加坡的「城市呼吸」將更清晰
這項技術對新加坡這樣的高密度城市具有重要意義。通過同時觀察氣溶膠分布和風場變化，研究人員可以更清楚地了解污染物如何在不同高度擴散和輸送，並進一步分析污染可能來自哪些方向，以及氣象條件如何影響污染物的積聚和移動。
其次，在應對跨境煙霾時，它將成為一個「千里眼」。三維數據能清晰展示煙霾是從哪個方向、在哪個高度進入新加坡。要知道，高空飄過的煙霾和沉降到地面的煙霾，對公眾健康的影響截然不同。有了精確的垂直分層數據，空氣品質預報將更準確，政府也能發布更具針對性的健康指引。
從長遠來看，這些三維大氣數據還可以為城市環境研究提供更加完整的數據基礎。隨著監測網絡和預測模型不斷完善，研究人員將能更深入地理解氣象條件、城市環境與空氣污染之間的關係，為未來的空氣品質管理提供參考。
📌 要點總結
✦ 從地面走向立體：NTU正在建設三維大氣監測網絡，補上傳統地面監測難以獲得的垂直空氣數據。
✦ 核心黑科技：利用雷射雷達（Lidar）技術，像CT掃描一樣，精準捕捉污染物在不同高度的分布和移動。
✦ 提升預測能力：三維氣溶膠與風場數據，有望幫助研究人員更好地理解跨境煙霾和污染物輸送，並提升空氣品質預測能力。
解鎖NTU前沿科技，看見一個更清晰的世界。
