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(biāo)。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(qiáng)。溫室氣體監(jiān)測等多項(xiàng)技術(shù)正在組建全域型監(jiān)測控制系統(tǒng)，守護(hù)藍(lán)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(dá)正式投入商用，可實(shí)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(diǎn)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(dá)作核心載體，進(jìn)行二氧化碳探測活動。
研究團(tuán)隊(duì)打破常規(guī)，聚焦激光雷達(dá)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(dá)方案，探索開辟出激光雷達(dá)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(yuǎn)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(dá)探測性能。
提升后的激光雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場小范圍的二氧化碳濃度遙感，有效彌補(bǔ)了點(diǎn)式儀器僅幾平方米范的探測尺度空缺，提高了時(shí)空分別率。此外，該激光雷達(dá)還可以同時(shí)實(shí)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(shí)識別與追蹤碳源碳匯，還可以定量計(jì)算二氧化碳水平傳輸和垂直混合，可以實(shí)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(dá)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(tuán)隊(duì)自主研制，在風(fēng)切變、湍流、順風(fēng)預(yù)警、時(shí)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(shí)際上，激光雷達(dá)作為新的大氣遙感手段正在蓬勃發(fā)展。雷達(dá)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(diǎn)，可在各種惡劣工況下實(shí)現(xiàn)全天時(shí)、全天候、全自動運(yùn)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(bào)、氣候模型改進(jìn)、軍事環(huán)境預(yù)報(bào)、生化氣體監(jiān)控、機(jī)場風(fēng)切變預(yù)警等具有重大意義。
如何從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；＃敲恳粋€(gè)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(tuán)隊(duì)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(dá)”和“中尺度二氧化碳通量探測激光雷達(dá)”進(jìn)行產(chǎn)品化。實(shí)現(xiàn)前沿研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，用于解決實(shí)際問題。
據(jù)了解，該臺雷達(dá)投入應(yīng)用后，將實(shí)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(bào)、新華報(bào)業(yè)網(wǎng))
原標(biāo)題：溫室氣體“捕捉”神器上線 二氧化碳探測激光雷達(dá)正式投入商用
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