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武汉大学研制的紫外多波长激光雷达系统运用于子午工程
发布时间:2007-10-30    来源:网络   阅读次数:815 分享到:

  由武汉大学空间物理学专家、长江学者易帆及其团队研制的紫外多波长激光雷达系统,9月28日通过教育部专家组鉴定。该系统已在国家重大科学工程——子午工程中得到应用。
 
  据介绍,大气温度、密度和风场是高空气象的三大关键参数。长期以来,气象专家们在地面上布设了100多个天气雷达,基本掌握了空中10公里以下的低空气象。但更高的高空气象状况受探测设备限制,一度成为研究盲区,影响到火箭、卫星等的精确发射。
 
  从上世纪90年代开始,易帆及其团队开始设计并研发能探测高空气象的大型雷达装置。从2001年到2007年,7年间研发成功6台激光雷达。据易帆介绍,此次通过鉴定的紫外多波长激光雷达系统,已经实现了对中层顶金属铁、钠、钙层的常规探测,完成了对低层大气气溶胶的全天时观测,获得了从近地面直到100公里范围内大气的温度剖面。根据科技查新结果,该系统在国际上首次实现了对中间层铁、钠和钙的共体积联合观测,是当今世界上唯一能进行中间层铁、钠和钙三种金属原子同时测量的系统。它形成了我国当前最强大的中高层大气地基遥感探测平台,武汉大学也成为激光雷达相关高级技术人才的培养基地。以中国科学院院士王水、吕达仁为主的专家组认为,该系统总体上达到国际先进水平,部分关键技术指标位于世界第一。
 
  据了解,子午工程是国家重大科学工程“东半球空间环境地基综合监测子午链”的简称。它利用15个监测台站组成一个以链为主、链网结合的大型空间环境地基综合监测系统,综合运用地磁(电)、无线电、光学和探空火箭等多种手段,对地球表面20-30公里以上到几百公里的中高层大气、电离层和磁层进行连续监测,以获取重要的气象参数。

激光雷达,以激光为探测介质进行天气探测的雷达为激光天气雷达。激光气象雷达通常由激光器、发射系统、接收系统和显示系统四部分组成。激光器发射能量高度集中的光脉冲,通过一个普通的光学望远镜,射向大气并且被气体分子和一些微小的粒子散射。向后散射返回的激光射入接收望远镜,经过光电倍增省检测,光信号转换成为电信号,在显示器上显示出来。

激光气象雷达发射的大多是可见光,波长要比微波气象雷达发射的无线电波短得多,波长的长短接近于气体分子和一些极微小的粒子。激光气象雷达能探测大气里微波气象雷达无法看见的东西,能探测到更多、更详细的气象现象。激光气象雷达在测云高方面有特殊的本领。那些肉眼看不太清楚的高度很高的薄云,也逃不过激光气象雷达这双“慧眼”。因为激光气象雷达发射的光脉冲信号的波长很短,遇到这种薄云仍然有比较强的回波;并且能透过低云的云障,测出高空薄云的几个层次。激光气象雷达还发挥它探测大气混浊程度这一特长。在研究大气污染方面,激光气象雷达是人们得力的助手。

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