2024-06-26
开云坐“井”观天 “透视”大气—新闻—科学网
8月尾的一个晚上，念青唐古拉峰脚下的羊八井上空，几束黄色、绿色的激光束指向天空深处。这不是平凡激光笔发出的光，而是调集了多种进步前辈探测的多波段多年夜气身分主被动综合探测体系（APSOS）正于开展不雅测。 于国度天然科学基金委员会（如下简称基金委）国度庞大科研仪器装备研制专项撑持下，由中科院年夜气物理研究所（如下简称年夜气所）牵头的科学家团队经由过程长达6年的事情，完成为了该体系的研制。不久前，基金委构造仪器测试专家组对于APSOS体系举行现场测试。专家组以为，体系各项实测指标均到达设计要求。 该工程首席科学家、中科院院士吕达仁告诉《中国科学报》记者： APSOS是迄今为止最为周全的于垂直标的目的上对于全年夜气层多因素举行不雅测的体系，探测威力于将来5至10年内将连结国际同类体系的前沿程度。 堆集多年的科学问题 1956年，台风囊括上海，把一个几十吨重的汽锅吹到空中挪动了100米再砸到地上。 于回覆 为何要做APSOS体系 时，吕达仁从60多年前的故事最先讲起。 现代年夜气物理学于约一个半世纪前就成立起来。空气的流动造成风，热空气往上走，到必然高度水汽凝聚，酿成云，末了造成雨、雪等气候。 已往百年，年夜气科学的进展于很年夜水平上依靠在对于年夜气层的全世界性持久监测，此中包孕以主动景象形象站网为代表的 地基间接探测 以及以卫星为代表的 天基遥感探测 。 吕达仁说。 当前，天气变迁、情况变迁以及人类勾当对于天气、情况与生态的负面效应影响着人类社会的可连续成长。于年夜气物理学家看来，对于天然历程与人类勾当配合作用所致使的地表体系变迁、年夜气历程变迁及其驱动历程的定量描写，成为应答上述问题的科学根蒂根基。 研制一套能于垂直标的目的上对于����APP全年夜气层多因素举行持久持续不雅测，且具有高垂直分辩率、高时间分辩率的体系，这个设法于吕达仁以及同事的脑海中酝酿多年。2012年，他们如愿以偿。基金委启动了国度庞大科研仪器装备研制专项，APSOS是首批资助的9个工程之一，工程总经费9300万元，由年夜气所牵头负担。 透视 110千米年夜气层 随后6年，年夜气所结合海内6家科研单元开展APSOS的研制事情。据相识，该工程实现了多个 海内初次 ：将太赫兹技能运用在地基年夜气探测范畴，将地基测云雷达由Ka波段上升到W波段，同时无漏洞探测对于流层以及平流层年夜气臭氧浓度廓线，实现多套激光雷达同享组合千里镜吸收及焦平面空间复用技能等。 恰是这些高科技手腕 买通 了近地面至110千米高度的年夜气层，使科学家能得到温度、风场、臭氧、二氧化碳、水汽、二氧化氮、二氧化硫、云以及气溶胶等多个因素的不雅测数据。 吕达仁先容： APSOS将重点存眷年夜气层的两个过渡区域。 第一是对于流层顶，位在距地表10千米至20千米处，臭氧层对于太阳紫外辐射的接收使患上这一区域的温度跟着海拔高度而上升，科学家称之为 逆温 。 相识这一高度的年夜气有助在理解地表勾当以及人类勾当对于年夜气影响的向上运送历程。 吕达仁暗示， 这将为咱们往后成立以及革新数值猜测模子提供依据。 第二个过渡区域则是中间层顶，位在距地面70千米至90千米处，是从中性年夜气到电离层、年夜气从匀称漫衍到非匀称漫衍的过渡区。科学家将哄骗激光雷达探测这一区域的年夜气温度以及风场漫衍，哄骗太赫兹超导辐射波谱仪来得到这一区域的水汽、臭氧等身分的漫衍特性。 既啰嗦又艰辛的高原事情 回首6年韶光，吕达仁用 既啰嗦又艰辛 来描写。啰嗦，表现于APSOS体系的繁杂性上。 好比，咱们接纳了多台激光雷达，世界上很少有一套体系可以或许同时拥有这么多波长、对准这么多探测方针的激光雷达。 他说。 针对于激光雷达怎样实现两米等效口径光学千里镜吸收的问题，开初，思量到海内厂家重要出产口径1米的镜坯，工程组规划接纳3台激光雷达共用7个1米口径光学千里镜。颠末屡次论证，科学家抛却了这个方案。 该工程科学家、年夜气所研究员潘蔚琳注释： 1米的镜坯虽然轻易找到，但组合起来调试难度年夜，任何机械抖动和因为热胀冷缩效应惹起的布局变迁城市间接影响激光雷达的总体探测威力，还需要思量防止光学旌旗灯号之间的彼此串扰。 2014年，研究团队与中科院一家天文仪器公司开展技能攻关，接纳4个1.2米口径千里镜的激光雷达吸收方案，冲破了非共焦组合式光学千里镜技能以及多光纤、多波长的空间分光技能，极年夜提高了激光雷达的事情不变性。 2017年9月，APSOS体系于安徽淮南完成联调后，总体入驻西藏羊八井国际宇宙线不雅测站。研究团队于高原的艰辛事情也从此最先。 羊八井海拔4300米，原来就缺氧，加之咱们的年夜大都仪器需要值班职员于夜间彻夜不雅测， 去过南极以及北极的潘蔚琳暗示， 第三极 的事情更具应战性。 青藏高原年夜气中的很多历程研究将跟着APSOS工程的进展不停睁开，科学家对于此布满期待。 《中国科学报》 (2018-09-04 第1版 要闻)/开云
