解讀中國自主研製APSOS:如何給大氣做CT

2021-01-09 中國新聞網

　　中新社北京9月11日電 題：解讀中國自主研製APSOS：如何給大氣做CT

　　中新社記者 張素

　　中國科學院大氣物理研究所牽頭研製的國家重大科研儀器設備「多波段多大氣成分主被動綜合探測系統」(APSOS)日前得到專家組認可，將被運往青藏高原。

　　這是全球首套全(中性)大氣層多成分、多要素的大型地基綜合探測系統。中新社記者11日採訪相關專家，解讀這套系統如何為大氣做CT。

　　長啥樣？米字型

　　APSOS包括5臺雷射雷達、1臺毫米波測雲雷達、1臺太赫茲超導輻射波譜儀和1臺組合望遠鏡。從空中俯瞰，以組合望遠鏡所在建築物為中心，裝有設備的貨櫃方艙與其相連，整個系統成「米」字型。

　　這些儀器各有特色。比如多臺雷射雷達共用的光學望遠鏡，採用4塊1.2米直徑的鏡面拼接，使其等效口徑達到2米。「鏡面拼接已達到國際先進水平。」中國科學院大氣物理研究所研究員潘蔚琳說。

　　再如，毫米波測雲雷達是中國首臺地基W波段測雲雷達，可以探測20千米以下的非降水雲分布。

　　太赫茲波段是目前人類可開發利用的最後一個電磁波段。APSOS涵蓋從紫外到紅外、從太赫茲到毫米波的多波段探測技術，其總體構想在國際上尚屬首次。

　　科學家們還建立了APSOS綜合集成與反演驗證平臺，集中管理儀器獲得的數據。「我們可以在北京的控制中心遠程操控，了解系統狀態。」中國科學院大氣物理研究所助理研究員王一楠說。

　　有啥用？多功能

　　過去百年間，大氣科學進展很大程度上依賴於對大氣層的全球性長期監測，其中包括以自動站網為代表的「直接探測」和以雷達、衛星為代表的「遙感探測」。

　　以挪威Alamor站、中國APSOS為代表的科學裝置走的是「第三條道路」，特點是在垂直方向上對大氣層的主要要素獲得高垂直解析度和高時間解析度的長期連續觀測資料。

　　「APSOS可以同步獲取全中性大氣層多成分和多要素資料，包括溫度、風場、臭氧、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、氣溶膠等。」APSOS項目首席科學家、中國科學院院士呂達仁說。

　　呂達仁舉例說，APSOS可以連續觀測距地30千米至100千米的「大氣溫度垂直結構」，解析度達到百米量級；可以測量近地至距地12千米的水汽，研究讓人「又愛又恨」的雲雨霧。

　　潘蔚琳解釋，在全中性大氣層範圍，雷射每秒鐘打出30個脈衝，就像一把把「劍」把大氣按每幾十米進行「切割」，由此精確獲取大氣氣溶膠信息，其中包括近年來人們最關心的PM2.5。

　　怎樣用？通內外

　　按計劃，APSOS將於今年年內在海拔4300米的西藏羊八井國際宇宙線觀測站全面建成。目前系統能否在自然環境嚴苛的青藏高原長時間穩定運行還要打一個問號。潘蔚琳談到，接下來在西藏調試設備時將重點關注高原散熱和雷射器維護。

　　基於APSOS目前的表現，科學家們對其開展青藏高原大氣觀測研究充滿信心，也更關心後續使用問題。

　　「我們歡迎國內外科學家共同來觀測和實驗，以後還將適時向國內外科學界發布APSOS取得的觀測數據。」呂達仁說。

　　通過建造APSOS，中國科學家在系統集成、雷射發射、雷射接收等關鍵技術上均有突破，這也為後續自主研發星載大氣探測設備提供積累。

　　呂達仁還希冀獲得支持，利用安徽淮南大氣科學研究院現有條件，再建一套APSOS，從不同位置為大氣做CT，讓中國在此領域「領跑全球」。(完)

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