斯·付琪:只有看到蓝天，我们才能看到未来。
目前我国部分地区的雾霾过程与微量气体有着密不可分的关系，如氮氧化物、臭氧、挥发性有机物等。要深入研究和解决大气污染、全球气候变化等与我们息息相关的问题，就需要更精确地测量大气中微量气体的浓度和排放通量，思付琪正在为此而努力。
2008年北京奥运会前，我国虽然设立了以城市为中心的空气质量自动监测站，每天对空气中的二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、可吸入颗粒物(PM10)等污染物进行监测，但这些监测数据并不能全面反映空气污染的真实情况，使得空气质量评价结果与公众的直观感受不符。当时对近地大气污染的监测还不能满足大气污染形成机制、演变和传输过程的研究需要，缺乏区域性、立体化的监测技术和方法。
很快，一个位于合肥中科院安徽光机所的高科技团队站了起来。在国家科研项目的支持下，他们开发了地基大气痕量气体柱浓度和廓线在线监测系统——多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)，实现了对大气痕量污染气体柱浓度和垂直分布的实时检测，对研究区域大气污染的时空分布和传播规律具有重要意义，为大气污染的形成机理和污染物的动态演化过程提供了数据。
“我们近年来在2008年北京奥运会、2010上海世博会、广州亚运会、2014青奥会、北京APEC会议等大型活动中开展了室外空气质量监测，用科学数据评估了国家重大活动环境空气质量保障措施的效果。”斯付琪说，“在测量污染的各种手段中，光学遥感是一种具有代表性的方法，它可以测量范围广，速度快，成分多，非接触。”斯福奇团队获得的相关数据被环保部门采纳，不仅成为他们制定政策的依据，也是他们评估政策实施效果的依据，发挥了重要作用。
除了为国家重大活动保驾护航，多轴差分吸收光谱仪自2010以来参与了多次极地科学考察，在北极黄河站和南极长城站开展了长期观测，监测极地地区臭氧和卤氧化物。多轴差分吸收光谱仪作为长期部署在极地站的设备，精确测量极地上空臭氧总柱的变化趋势，为我国极地科学研究提供技术支撑。该技术获得2011环境保护科学技术奖一等奖。
“我们正在监测，需要获得第一手原始数据。设计和开发监控设备是我们最重要的任务。”为此，斯的团队不仅负责自主研发监测大气环境变化的实验设备，还与国内环保企业对接，让仪器投入生产。他们研发的成像差分吸收光谱技术已创新性地成功应用于机载成像差分吸收光谱仪，用于区域污染气体的快速测量。他们与该公司合作，将该技术产业化，现已推广了几套机载成像差分吸收光谱仪，成功获取了高分辨率区域污染气体的二维分布信息，填补了国内相关数据的空白。
工作期间，斯付奇去德国海德堡大学学习交流了一段时间。德国是微量气体观测的先驱，在设备、仪器、实验方法和经验上都领先于中国。如今，中国科学院安徽光机所开发了一系列适合中国国情的高灵敏、稳定的环境监测技术和设备，为中国大气污染的有效评估、精细溯源和防治提供了关键技术支撑。现在中外基本处于同一水平，几代科研人员为此倾注了无数心血，他深有感触。
2065438+2008年5月9日，高芬五号卫星在太原卫星发射中心成功发射。这是中国第一颗能够有效探测大气污染气体的国产卫星。有了它，中国将首次从卫星平台掌握全球空气污染数据。作为“高芬五号”卫星大气痕量气体差分吸收光谱仪载荷的总设计师，司激动不已。他为这一天奋斗了8年。
回溯到2010年，那一年发生了一件极其重要的事，高分辨率对地观测系统重大专项(以下简称“高分专项”)获批实施，这是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》确定的16重大科技专项之一。为填补我国高光谱分辨率对地观测空白，高分专项明确提出多部门联动，形成国家基础设施平台，并将高分卫星纳入科研卫星序列。由于在地面、机载设备和相关算法方面的良好积累，斯付琪环境光学重点实验室被国家选中参与高分卫星的科研工作。
“我们从2010开始，用了八年时间，做了一个卫星载荷，就是大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)。”关于卫星设备，斯付琪从未做过。他只做过地面设备和机载设备，差别很大。卫星设备强调可靠性，不能维护，不能维修。必须一次成功，工程要求很高。这对斯付琪来说是一个全新的挑战，也是一项极其重要和必要的任务。
在欧洲，第一颗可以测量空气污染气体的卫星于1995年成功发射。从此，欧洲可以利用卫星数据观察全球空气污染状况。而中国在2018年成功发射“高芬五号”卫星，时差23年。尤其是在国际谈判中，中国一直被诟病没有自己的观察数据，无法掌握话语权。
但是有了百代，一切都不一样了。高芬五号卫星发射成功一个月后，相关人员根据它传回的数据绘制了全球污染地图，中国人终于有了自己的全球大气污染观测系统。而斯福齐悬着的心终于可以放下了。“阿特拉斯回来之前我很紧张，因为你不知道发射会是什么样子。虽然我们已经通过了各种地面测试，但这是我们第一次这样做。很多东西都是未知的，压力还是很大的。”
时至今日，斯·付琪仍然觉得很难从头回忆起这个过程。“因为是第一次做，所以问题很多。当我按下葫芦时，我得到了一个葫芦，有点手忙脚乱。”但是因为问题不断，他也在不断前进，不断发现问题，解决问题。司付琪和他的团队不仅做了硬件设备，后期还承担了数据处理软件的研发，开发了0.1级数据处理业务处理软件，部署在中国资源卫星应用中心，实现了1级产品的实时批量生产，并迅速分发给环保、气象等行业的用户。在此基础上，他们制作了全球二氧化氮分布图。“按照行话来说，这是首个国产设备的二氧化氮全球分布图。”斯付琪自信地说。
目前，EMI载荷仍是我国紫外和可见光波段光谱分辨率最高的载荷，也是我国首个大气污染气体观测载荷。此战之后，中科院安徽光机所正式成为“航天俱乐部”的一员。
目前已上线的EMI load初步满足了生态环境部等部门对大气污染数据的需求，改变了此类产品受制于国外的局面。然而，斯付琪并不满足于此。他清楚地知道，与国外载荷和用户的进一步需求仍有差异。迫切需要研制大气环境监测专用卫星载荷，提高数据产品的空间分辨率和时间分辨率，实现挥发性有机物、对流层臭氧等大气成分的测量，为用户提供精准的卫星数据产品，为培育环境光学遥感仪器、卫星数据产品应用等战略性新兴产业提供技术支撑。在这场“蓝天保卫战”中，他们不会缺席。
目前，思付琪的团队有20多名正式员工，20多人正在攻读博士和硕士学位。45岁以下的中青年科技人员占全部专业技术人员的90%，专业涉及大气物理、环境科学、光学、电子、精密仪器等领域。
五年来，实验室新增固定资产3500多万元，主要包括真空高低温模拟测试系统、深紫外光谱/辐射校准系统等设备，实验室面积2000多平方米，其中万级光学洁净室近500万平方米，1000级光学洁净室50平方米，防静电电子设备及组装实验室200平方米。
一个好的团队是不能停止科研的。“在EMI载荷的基础上，我们做了EMI-II载荷，空间分辨率从之前的48公里翻倍到24公里。载荷搭载在三颗卫星上，包括“高芬五号”02卫星和大气环境监测卫星。预计今年将发射两颗卫星。”此外，团队还制作了高精度大气污染气体监测载荷，其空间分辨率可达7公里和7公里。同时，载荷具有边界观测功能，可提供垂直分辨率为1 km的污染气体剖面结果，为生态环境部等用户提供高质量的卫星数据，推动我国环境监测光学遥感仪器行业的发展。这也是世界上最先进的水平，预计2023年发射。
为了完成领先，斯福奇时刻关注国外最新技术。“现在国际上已经发展了高轨技术。与低轨载荷相比，高轨载荷具有更高的时间分辨率。目前，世界上第一颗高轨道大气污染气体监测卫星由韩国制造，名为GEMS，但其数据尚未完全公开。还是老生常谈，说空气污染来自中国，中国对韩国影响很大。”因此，攻克高轨平台大气遥感有效载荷的研制难题，实现污染气体的全球和区域分布、垂直廓线的高时空分辨率和高精度遥感监测，是司团队未来五年的重点计划。“在‘十四五’期间，如果能做好一两个，让中国有话语权，准确识别污染源，那将是我们团队的成功，也是对国家的贡献。”这是斯·付琪的期望，也是一代又一代研究者的期望。
司，研究员，博士生导师，主要从事光信息处理、痕量气体的光学和光谱监测方法研究。2006年获中国科学院安徽光机所光学理学博士学位。曾在德国千叶大学、海德堡大学工作。
10年从事光学遥感监测技术研究，多项科研成果通过鉴定，发明专利授权27项，发表论文140余篇。获国家科技进步二等奖、国家环境保护科学技术奖一等奖、安徽省科学技术奖一等奖各1项、安徽省杰出青年基金。
作为中国首个星上大气痕量气体监测载荷的总设计师，负责载荷的研制和在轨运行，成功获取了国内卫星首张二氧化氮等大气污染气体全球分布图，改变了星上大气污染气体分布数据受制于国外的现状。目前重点发展方向是紫外和可见光波段的痕量气体测量技术研究，上述技术在地基、天基和星载平台的实现和应用，紫外辐射测量研究。