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羊八井全大气层观象台运行

媒体:西藏商报  作者:李海霞
发布:碳汇资讯
2018/9/13 6:50:39   

还记得一年前从安徽淮南运抵拉萨羊八井的大气综合探测装置——超级激光眼APSOS吗?它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,自主研制成功全球首套全(中性)大气层(从近地面至110公里高度)多成分、多要素的大型地基综合探测系统(以下简称APSOS),利用世界领先水平的激光、微波和太赫兹遥感探测技术,不仅能够获得大气温度、湿度、风场和云层分布等多种气象要素,还能够实时监测温室气体和污染气体的时空变化,以实现对大气垂直结构、运动变化与成分输送的研究。

该系统在安徽淮南大气科学研究院完成了一年的内地联调工作,今年终于正式运行,开始在青藏高原进行大气观测研究了。

计划打造高原科教基地

记者跟随中国科学院院士专家一行前往羊八井全大气层观象台,在这里看到了APSOS系统,其由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1台组合望远镜构成。组合望远镜由4台1.2米口径的主镜构成。其他探测单元则分别安装在特殊定制的方舱内,环绕在小楼四周。

“气溶胶-云-水汽探测、大气温度风场探测和臭氧探测激光雷达共用组合望远镜的接收信号,从而可大幅提高探测的高度。而用于低空探测的二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫激光雷达,则配有单独的望远镜,能够分别在水平、垂直和斜向进行探测。”中国科学院大气物理研究所研究员潘蔚琳指着眼前的系统介绍,“APSOS系统涵盖从紫外到红外、从太赫兹到毫米波波段,可探测从近地面至110km的高度范围,其最高垂直分辨率可达几米,最高时间分辨率可达秒级。”

中国科学院大气物理研究所吕达仁院士表示:“在大气科学的发展进程中,对中性大气层从地表直至高层大气开展各种形式的探测,对探测资料的深入分析与理解,并破解全大气层相互作用的‘动力-物理-化学’过程及其驱动因子,一直是至关重要的一个环节,而青藏高原是一个重要而独特的地区,起着‘第三极’的作用。当前在全球范围内全大气层综合探测站点非常稀少,对大气层在垂直方向上进行高时空分辨率、连续的多要素同时定量观测的能力也不够全面,因此在青藏高原建立一套先进的地基大气综合探测系统,开展相应的工作是对青藏高原作用全面认识的一个重要部分。”

提升我国大气探测技术水平

有研究表明,青藏高原对区域与全球天气气候与环境变化具有重要作用,如何认知高原复杂多圈层陆面过程、青藏高原大气环境本底与变化趋势如何、南亚和东南亚人类活动产生的大气污染物如何通过大气环流、对流(或地形)爬升到青藏高原并穿入上层大气,从而对更大范围的天气气候产生重要影响、青藏高原上的大气环流、水汽输送、雨雪形成过程以及各类大气成分特点如何等,需要我们通过长期的全(中性)大气层探测获取可靠的资料,进而开展更深入的现象分析、过程理解和机理研究。

该系统的成功研制大幅提升了我国的大气探测技术水平,成功部署在羊八井,成为国际现有同类台站中海拔最高、探测手段最为全面的大气观测站,探测能力在未来5至10年内将保持国际同类系统的前沿水平。

APSOS利用多波长激光、短毫米波和太赫兹探测技术,采用主被动遥感相结合的方式,不仅能够同时获得大气温度、水汽、风场和云层分布等多种气象要素,并能够实时监测温室气体和污染气体的时空变化。“APSOS系统综合运用多种高科技手段,在垂直方向上实现对中性大气层多要素进行全高度高垂直分辨率和高时间分辨率连续观测,用于研究全球变化中的大气上下层相互作用及其对太阳活动和地表(人类活动、自然因素)的响应过程,以高时空分辨率‘打通’并理解大气层关键作用区(如对流层顶、中间层顶), ‘捕捉’一些可能的瞬变过程(如太阳爆发对大气层和天气气候的物理作用链),并且以长期观测资料的积累来理解全球变化中的低层大气变暖和高层大气变冷过程,从而更加深入地理解中性大气过程及其驱动因子。”潘蔚琳介绍。

吕达仁院士还表示:“APSOS系统成功部署在羊八井,与卫星、地面台站观测和科学考察相辅相成,成为不可或缺的青藏高原全(中性)大气层特征资料获取手段;通过在羊八井(第三极)开展长期的高水平观测,积累第一手地基资料,与第二次青藏高原综合科学考察配合,将为进一步开展青藏高原大气科学研究提供技术支撑;通过对探测获取资料的分析研究,其结果将有力地推动科学界对青藏高原地区大气圈层的认识和理解,有助于研究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;通过与国内外同行开展青藏高原全大气层的合作研究,将在很大程度上提升国际影响力;将系统的核心技术单元以模块化方式推广,形成APSOS-net;通过与自治区政府、高校和研究机构的合作,将在西藏羊八井打造一个集大气、天文、高能物理、生态环境等领域的高原科教基地。”

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