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超级大气“激光眼”在西藏安家 预计10月下旬恢复科学观测

2017年09月29日 07:43 来源: 中国西藏新闻网-西藏商报    字号:

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“多波段多大气成分主被动综合探测系统落户青藏高原,能够进一步加深我们对青藏高原大气圈层的认识和理解,了解气候变化和人类活动对青藏高原地区乃至全球大气的影响,为区域大气环境监测和气象灾害预报提供重要的观测资料,从而更好地保护世界上最后一片净土。”28日下午,多波段多大气成分主被动综合探测系统(简称APSOS)历经6天的长途运输终于抵达西藏羊八井。中国科学院大气物理研究所研究员潘蔚琳介绍,接下来,APSOS将开展安装调试工作,预计10月下旬恢复科学观测。

项目 可助力青藏高原大气科学试验

潘蔚琳介绍,APSOS是国家自然科学基金委首批资助的国家重大科研仪器设备研制专项之一。项目于2012年正式启动,由中国科学院大气物理研究所牵头,联合中国科学院武汉物理与数学研究所、中国科学技术大学、中国科学院安徽光学精密机械研究所、中国科学院紫金山天文台、武汉大学和安徽四创电子股份有限公司6家科研单位,于近期自主研制成功了全球首套全大气层多成分、多要素的大型地基综合探测系统。

今年9月,APSOS系统现场演示与专家咨询会议在安徽淮南举行。会议由项目首席科学家——中国科学院大气物理研究所吕达仁院士主持,中国科学院地质与地球物理研究所万卫星院士等专家学者出席会议。APSOS系统利用世界领先水平的激光、微波和太赫兹遥感探测技术,不但能够获得大气温度、湿度、风场和云层分布等多种气象要素,而且能够实时监测温室气体和污染气体的时空变化。

“APSOS系统可助力正在开展的第三次青藏高原大气科学试验,填补青藏高原中高层大气观测方面的数据空白。”潘蔚琳进一步解释道。

特色 能同步获取多要素资料

APSOS系统的特色在于对全(中性)大气层多成分和多要素资料的同步获取,包括温度、风场、臭氧、水汽、NO2、SO2、CO2、云和气溶胶(气溶胶是大气中的固态和液态悬浮颗粒物,其实我们平时所说的雾霾和沙尘都属于气溶胶的一种),这些在气候和环境变化中都扮演着重要角色。

APSOS系统是由5台激光雷达、1台毫米波测云雷达、1台太赫兹超导辐射波谱仪和一台组合望远镜构成的大型仪器设备。那么,APSOS系统的工作原理是怎样的呢?激光雷达作为主动式光学遥感探测设备,具有高时空分辨率和高探测精度等优点,其工作原理是发射激光到大气中,激光光束与大气不同物质发生相互作用,散射回来的光信号由光学望远镜接收,再被光电探测器转化为电信号。基于不同的激光雷达原理,通过处理接收到的信号就能得到不同探测物质的含量,通过多普勒效应获得大气温度和风场。另外,多台激光雷达共用一台光学望远镜,采用4块1.2米直径的镜面拼接,使其等效口径达到2米,大幅提高了激光雷达的接收能力,使其成为国际领先水平的大气探测激光雷达接收望远镜。

APSOS系统在进行科学观测时,会向大气层发射数束激光光束。其中,人眼可见的激光光束有3束绿色光束和2束黄色光束,每束光束的直径大约5厘米。“当然,这不是说一共只能发射5束激光光束,只是其他的紫外和近红外激光光束是肉眼看不见的。”潘蔚琳说。

目标 理解认识大气的运动过程

目前,西藏气象部门会定时定点地释放探空气球,但是获得的数据不够全面。而且,探空气球的有效观测距离仅在30公里以下,而APSOS系统能够对从地表到110公里高度的垂直大气层进行多要素连续观测,并实时监测温室气体和污染气体的时空变化。

APSOS系统的科学目标,是为了获得同一垂直气柱内的大气多要素的同时变化特征。通俗来讲,将多台观测设备放置在同一台站,对天顶方向同一区域的大气进行同步观测,通过对观测数据的分析处理来获取该区域大气的分布特征。以高时空分辨率来“捕捉”一些瞬变过程,来理解和认识大气的运动过程;以长期观测资料来理解全大气层对太阳活动和人类活动的响应,例如,全球变暖中的低层大气变暖和高层大气变冷现象。

记者了解到,APSOS系统高时空分辨率可以精确到几十米。“也就是说,每几十米、每几分钟就会有一组数据从大气层传回地面,从而达到连续观测的目的。”潘蔚琳说。

计划 预计10月下旬恢复科学观测

超级大气“激光眼”9月23日从安徽淮南启程,于昨日下午抵达海拔4300米的西藏羊八井国际宇宙线观测站。“一、二、三,起……”随着吊车师傅一声令下,一台毫米波测云雷达安全就位。潘蔚琳介绍,因为APSOS系统都是由一些非常精密的仪器组成,所以对于运输条件要求也非常苛刻,他们给每个设备集装箱都配备了防震措施,以免运输途中仪器受损。“一路上,每辆运输车辆配备两名司机,时速保持在40公里左右。不敢开得太快,这可都是宝贝!”运输车队司机王师傅说。接下来,APSOS将开展安装调试工作,预计于10月下旬恢复科学观测。

未来,APSOS将针对当前高原大气过程在大气上下层耦合过程研究中的重要缺失环节,在青藏高原开展包括大气边界层、对流层、平流层、中间层和低热层在内的全大气层垂直结构及其变化的长期观测,构建国际首个青藏高原全大气层地基观测数据库,为区域气候变化的长期监测和卫星遥感的地面验证提供关键数据。(文/记者 赵越 图/记者 卢明文)

责任编辑:彭婧    

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