圖/記者 盧明文

“多波段多大氣成分主被動(dòng)綜合探測(cè)系統(tǒng)落戶青藏高原，能夠進(jìn)一步加深我們對(duì)青藏高原大氣圈層的認(rèn)識(shí)和理解，了解氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)青藏高原地區(qū)乃至全球大氣的影響，為區(qū)域大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)提供重要的觀測(cè)資料，從而更好地保護(hù)世界上最后一片凈土。”28日下午，多波段多大氣成分主被動(dòng)綜合探測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱APSOS）歷經(jīng)6天的長(zhǎng)途運(yùn)輸終于抵達(dá)西藏羊八井。中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員潘蔚琳介紹，接下來，APSOS將開展安裝調(diào)試工作，預(yù)計(jì)10月下旬恢復(fù)科學(xué)觀測(cè)。

項(xiàng)目 可助力青藏高原大氣科學(xué)試驗(yàn)

潘蔚琳介紹，APSOS是國家自然科學(xué)基金委首批資助的國家重大科研儀器設(shè)備研制專項(xiàng)之一。項(xiàng)目于2012年正式啟動(dòng)，由中國科學(xué)院大氣物理研究所牽頭，聯(lián)合中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所、中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)、武漢大學(xué)和安徽四創(chuàng)電子股份有限公司6家科研單位，于近期自主研制成功了全球首套全大氣層多成分、多要素的大型地基綜合探測(cè)系統(tǒng)。

今年9月，APSOS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)演示與專家咨詢會(huì)議在安徽淮南舉行。會(huì)議由項(xiàng)目首席科學(xué)家——中國科學(xué)院大氣物理研究所呂達(dá)仁院士主持，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所萬衛(wèi)星院士等專家學(xué)者出席會(huì)議。APSOS系統(tǒng)利用世界領(lǐng)先水平的激光、微波和太赫茲遙感探測(cè)技術(shù)，不但能夠獲得大氣溫度、濕度、風(fēng)場(chǎng)和云層分布等多種氣象要素，而且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)溫室氣體和污染氣體的時(shí)空變化。

“APSOS系統(tǒng)可助力正在開展的第三次青藏高原大氣科學(xué)試驗(yàn)，填補(bǔ)青藏高原中高層大氣觀測(cè)方面的數(shù)據(jù)空白。”潘蔚琳進(jìn)一步解釋道。

特色 能同步獲取多要素資料

APSOS系統(tǒng)的特色在于對(duì)全（中性）大氣層多成分和多要素資料的同步獲取，包括溫度、風(fēng)場(chǎng)、臭氧、水汽、NO2、SO2、CO2、云和氣溶膠（氣溶膠是大氣中的固態(tài)和液態(tài)懸浮顆粒物，其實(shí)我們平時(shí)所說的霧霾和沙塵都屬于氣溶膠的一種），這些在氣候和環(huán)境變化中都扮演著重要角色。

APSOS系統(tǒng)是由5臺(tái)激光雷達(dá)、1臺(tái)毫米波測(cè)云雷達(dá)、1臺(tái)太赫茲超導(dǎo)輻射波譜儀和一臺(tái)組合望遠(yuǎn)鏡構(gòu)成的大型儀器設(shè)備。那么，APSOS系統(tǒng)的工作原理是怎樣的呢？激光雷達(dá)作為主動(dòng)式光學(xué)遙感探測(cè)設(shè)備，具有高時(shí)空分辨率和高探測(cè)精度等優(yōu)點(diǎn)，其工作原理是發(fā)射激光到大氣中，激光光束與大氣不同物質(zhì)發(fā)生相互作用，散射回來的光信號(hào)由光學(xué)望遠(yuǎn)鏡接收，再被光電探測(cè)器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)?；诓煌募す饫走_(dá)原理，通過處理接收到的信號(hào)就能得到不同探測(cè)物質(zhì)的含量，通過多普勒效應(yīng)獲得大氣溫度和風(fēng)場(chǎng)。另外，多臺(tái)激光雷達(dá)共用一臺(tái)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，采用4塊1.2米直徑的鏡面拼接，使其等效口徑達(dá)到2米，大幅提高了激光雷達(dá)的接收能力，使其成為國際領(lǐng)先水平的大氣探測(cè)激光雷達(dá)接收望遠(yuǎn)鏡。

APSOS系統(tǒng)在進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)時(shí)，會(huì)向大氣層發(fā)射數(shù)束激光光束。其中，人眼可見的激光光束有3束綠色光束和2束黃色光束，每束光束的直徑大約5厘米。“當(dāng)然，這不是說一共只能發(fā)射5束激光光束，只是其他的紫外和近紅外激光光束是肉眼看不見的。”潘蔚琳說。

目標(biāo) 理解認(rèn)識(shí)大氣的運(yùn)動(dòng)過程

目前，西藏氣象部門會(huì)定時(shí)定點(diǎn)地釋放探空氣球，但是獲得的數(shù)據(jù)不夠全面。而且，探空氣球的有效觀測(cè)距離僅在30公里以下，而APSOS系統(tǒng)能夠?qū)牡乇淼?10公里高度的垂直大氣層進(jìn)行多要素連續(xù)觀測(cè)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室氣體和污染氣體的時(shí)空變化。

APSOS系統(tǒng)的科學(xué)目標(biāo)，是為了獲得同一垂直氣柱內(nèi)的大氣多要素的同時(shí)變化特征。通俗來講，將多臺(tái)觀測(cè)設(shè)備放置在同一臺(tái)站，對(duì)天頂方向同一區(qū)域的大氣進(jìn)行同步觀測(cè)，通過對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理來獲取該區(qū)域大氣的分布特征。以高時(shí)空分辨率來“捕捉”一些瞬變過程，來理解和認(rèn)識(shí)大氣的運(yùn)動(dòng)過程；以長(zhǎng)期觀測(cè)資料來理解全大氣層對(duì)太陽活動(dòng)和人類活動(dòng)的響應(yīng)，例如，全球變暖中的低層大氣變暖和高層大氣變冷現(xiàn)象。

記者了解到，APSOS系統(tǒng)高時(shí)空分辨率可以精確到幾十米。“也就是說，每幾十米、每幾分鐘就會(huì)有一組數(shù)據(jù)從大氣層傳回地面，從而達(dá)到連續(xù)觀測(cè)的目的。”潘蔚琳說。

計(jì)劃 預(yù)計(jì)10月下旬恢復(fù)科學(xué)觀測(cè)

超級(jí)大氣“激光眼”9月23日從安徽淮南啟程，于昨日下午抵達(dá)海拔4300米的西藏羊八井國際宇宙線觀測(cè)站。“一、二、三，起……”隨著吊車師傅一聲令下，一臺(tái)毫米波測(cè)云雷達(dá)安全就位。潘蔚琳介紹，因?yàn)锳PSOS系統(tǒng)都是由一些非常精密的儀器組成，所以對(duì)于運(yùn)輸條件要求也非?？量?，他們給每個(gè)設(shè)備集裝箱都配備了防震措施，以免運(yùn)輸途中儀器受損。“一路上，每輛運(yùn)輸車輛配備兩名司機(jī)，時(shí)速保持在40公里左右。不敢開得太快，這可都是寶貝！”運(yùn)輸車隊(duì)司機(jī)王師傅說。接下來，APSOS將開展安裝調(diào)試工作，預(yù)計(jì)于10月下旬恢復(fù)科學(xué)觀測(cè)。

未來，APSOS將針對(duì)當(dāng)前高原大氣過程在大氣上下層耦合過程研究中的重要缺失環(huán)節(jié)，在青藏高原開展包括大氣邊界層、對(duì)流層、平流層、中間層和低熱層在內(nèi)的全大氣層垂直結(jié)構(gòu)及其變化的長(zhǎng)期觀測(cè)，構(gòu)建國際首個(gè)青藏高原全大氣層地基觀測(cè)數(shù)據(jù)庫，為區(qū)域氣候變化的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和衛(wèi)星遙感的地面驗(yàn)證提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。