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解读中国自主研制APSOS:如何给大气做CT

2017年09月11日 20:15 来源:中国新闻网 参与互动 

  中新社北京9月11日电 题:解读中国自主研制APSOS:如何给大气做CT

  中新社记者 张素

  中国科学院大气物理研究所牵头研制的国家重大科研仪器设备“多波段多大气成分主被动综合探测系统”(APSOS)日前得到专家组认可,将被运往青藏高原。

  这是全球首套全(中性)大气层多成分、多要素的大型地基综合探测系统。中新社记者11日采访相关专家,解读这套系统如何为大气做CT。

  长啥样?米字型

  APSOS包括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1台组合望远镜。从空中俯瞰,以组合望远镜所在建筑物为中心,装有设备的集装箱方舱与其相连,整个系统成“米”字型。

  这些仪器各有特色。比如多台激光雷达共用的光学望远镜,采用4块1.2米直径的镜面拼接,使其等效口径达到2米。“镜面拼接已达到国际先进水平。”中国科学院大气物理研究所研究员潘蔚琳说。

  再如,毫米波测云雷达是中国首台地基W波段测云雷达,可以探测20千米以下的非降水云分布。

  太赫兹波段是目前人类可开发利用的最后一个电磁波段。APSOS涵盖从紫外到红外、从太赫兹到毫米波的多波段探测技术,其总体构想在国际上尚属首次。

  科学家们还建立了APSOS综合集成与反演验证平台,集中管理仪器获得的数据。“我们可以在北京的控制中心远程操控,了解系统状态。”中国科学院大气物理研究所助理研究员王一楠说。

  有啥用?多功能

  过去百年间,大气科学进展很大程度上依赖于对大气层的全球性长期监测,其中包括以自动站网为代表的“直接探测”和以雷达、卫星为代表的“遥感探测”。

  以挪威Alamor站、中国APSOS为代表的科学装置走的是“第三条道路”,特点是在垂直方向上对大气层的主要要素获得高垂直分辨率和高时间分辨率的长期连续观测资料。

  “APSOS可以同步获取全中性大气层多成分和多要素资料,包括温度、风场、臭氧、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、气溶胶等。”APSOS项目首席科学家、中国科学院院士吕达仁说。

  吕达仁举例说,APSOS可以连续观测距地30千米至100千米的“大气温度垂直结构”,分辨率达到百米量级;可以测量近地至距地12千米的水汽,研究让人“又爱又恨”的云雨雾。

  潘蔚琳解释,在全中性大气层范围,激光每秒钟打出30个脉冲,就像一把把“剑”把大气按每几十米进行“切割”,由此精确获取大气气溶胶信息,其中包括近年来人们最关心的PM2.5。

  怎样用?通内外

  按计划,APSOS将于今年年内在海拔4300米的西藏羊八井国际宇宙线观测站全面建成。目前系统能否在自然环境严苛的青藏高原长时间稳定运行还要打一个问号。潘蔚琳谈到,接下来在西藏调试设备时将重点关注高原散热和激光器维护。

  基于APSOS目前的表现,科学家们对其开展青藏高原大气观测研究充满信心,也更关心后续使用问题。

  “我们欢迎国内外科学家共同来观测和实验,以后还将适时向国内外科学界发布APSOS取得的观测数据。”吕达仁说。

  通过建造APSOS,中国科学家在系统集成、激光发射、激光接收等关键技术上均有突破,这也为后续自主研发星载大气探测设备提供积累。

  吕达仁还希冀获得支持,利用安徽淮南大气科学研究院现有条件,再建一套APSOS,从不同位置为大气做CT,让中国在此领域“领跑全球”。(完)

【编辑:高辰】
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