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溫室氣體“捕捉”神器上線 二氧化碳探測激光雷達正式投入商用
2022年05月26日 11:47:19 來源：化工儀器網(wǎng) 作者：江魚 點擊量：5130

近日，我國環(huán)境領(lǐng)域又有一“力作”上線。全球首臺中尺度二氧化碳通量探測雷達正式投入商用，可實現(xiàn)百平方公里二氧化碳濃度和大氣風(fēng)場同步探測。

　　【化工儀器網(wǎng) 項目成果】山川綠、河水清、空氣好是現(xiàn)階段生態(tài)建設(shè)不斷追求的目標。隨著“雙碳”的提出，監(jiān)控空氣質(zhì)量、控制二氧化碳等溫室氣體的排放力度逐漸加強。溫室氣體監(jiān)測等多項技術(shù)正在組建全域型監(jiān)測控制系統(tǒng)，守護藍天白云。
 
　　近日，我國環(huán)境領(lǐng)域又有一“力作”上線。全球首臺中尺度二氧化碳通量探測雷達正式投入商用，可實現(xiàn)百平方公里二氧化碳濃度和大氣風(fēng)場同步探測。
 
　　不同于傳統(tǒng)點式探測儀器、衛(wèi)星等二氧化碳探測手段，該臺“利器”以激光雷達作核心載體，進行二氧化碳探測活動。
 
　　研究團隊打破常規(guī)，聚焦激光雷達研發(fā)，尤其是提出高量子效率、低噪聲、全光纖集成紅外激光雷達方案，探索開辟出激光雷達發(fā)展的新方向：不再單純依賴提高激光功率或者增大望遠鏡面積的傳統(tǒng)辦法，而是采用量子噪聲極限靈敏度的探測器，提高光量子探測效率和系統(tǒng)的光學(xué)效率，大幅提升了激光雷達探測性能。
 
　　提升后的激光雷達可以實現(xiàn)一個標準足球場小范圍的二氧化碳濃度遙感，有效彌補了點式儀器僅幾平方米范的探測尺度空缺，提高了時空分別率。此外，該激光雷達還可以同時實現(xiàn)三維空間二氧化碳濃度和風(fēng)場的探測，不僅能夠?qū)崟r識別與追蹤碳源碳匯，還可以定量計算二氧化碳水平傳輸和垂直混合，可以實現(xiàn)二氧化碳通量探測。
 
　　值得一提的是，該臺中尺度二氧化碳通量探測雷達系統(tǒng)中采用的高性能紅外探測器、全光纖激光器和高速模數(shù)轉(zhuǎn)換采集卡等核心部件均由研發(fā)團隊自主研制，在風(fēng)切變、湍流、順風(fēng)預(yù)警、時空分辨率、重量功耗等性能參數(shù)以及探測參數(shù)多樣性上均呈現(xiàn)較好優(yōu)勢。
 
　　實際上，激光雷達作為新的大氣遙感手段正在蓬勃發(fā)展。雷達采用光纖技術(shù)，具有高光學(xué)探測和傳輸效率、高系統(tǒng)穩(wěn)定性、人眼安全的特點，可在各種惡劣工況下實現(xiàn)全天時、全天候、全自動運行。精確的大氣物理、化學(xué)、生物參數(shù)探測，對于數(shù)值天氣預(yù)報、氣候模型改進、軍事環(huán)境預(yù)報、生化氣體監(jiān)控、機場風(fēng)切變預(yù)警等具有重大意義。
 
　　如何從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；＃敲恳粋€科研成果必須思考的問題。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的模式為研究成果轉(zhuǎn)化提供可行之道。研究團隊相繼吸納了清華大學(xué)、中國科學(xué)院、南京信息工程大學(xué)的等多位專家，成功將“大氣多參數(shù)探測相干多普勒激光雷達”和“中尺度二氧化碳通量探測激光雷達”進行產(chǎn)品化。實現(xiàn)前沿研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，用于解決實際問題。
 
　　據(jù)了解，該臺雷達投入應(yīng)用后，將實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境、氣象等“雙碳”領(lǐng)域不同維度的中尺度遙感服務(wù)能力的優(yōu)化提升，為減污降碳協(xié)同增效提供數(shù)據(jù)支撐。
 
　　(資料來源：科技日報、新華報業(yè)網(wǎng))
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