“多波段多大氣成分主被動綜合探測系統” 是國家自然科學基金委首批資助的國家重大科研儀器設備研製專項之一，由中國科學院大氣物理研究所聯合國內6家科研單位自主研製，項目於2012年啟動，總投資9300餘萬元。2018年6月30日，項目通過驗收。
2018年9月，“多波段多波長大氣成分主被動探測系統”成功部署在海拔4300米的西藏羊八井，為進一步開展青藏高原大氣科學研究提供了強有力的技術支撐。
基本介紹
- 中文名：多波段多大氣成分主被動綜合探測系統
- 印發單位：中國科學院大氣物理研究所
- 啟動時間：2012年3月23日
- 驗收時間：2018年6月30日
- 產品套用：大氣環境觀測
研發背景,研發歷史,原理功能,產品套用,研發意義,
研發背景
已有的衛星觀測與地基站網觀測仍有不足之處，人類要提升對大氣環境的預報、預測和預估能力，還需在垂直方向上對全大氣層的主要要素獲取較全面的長期連續觀測資料。在地面放個溫度計很容易，連續觀測30千米到100千米的大氣溫度和其他數據就很困難。但要理解氣候變化、環境變化以及人類活動對氣候、環境的負面作用，這些數據非常重要。
APSOS系統可以獲得大氣溫度、水汽、風場、大氣溫室氣體與污染氣體、雲和氣溶膠的高垂直解析度觀測資料，實現對大氣垂直結構、運動變化與成分輸送的研究。
研發歷史
2012年3月23日，基金委國家重大科研儀器設備研製專項“多波段多大氣成分主被動綜合探測系統”項目啟動大會在湖北省鹹寧市召開。會議由項目負責人中科院大氣物理所呂達仁院士主持。
本項目將通過五年研製周期構建一個全（中性）大氣層多要素、高垂直解析度、準連續探測系統，以期獲得大氣溫度和風場、溫室氣體與污染氣體、雲、氣溶膠和水汽的垂直分布與多時空尺度變化，並通過集成反演算法實現對全大氣層垂直結構、運動變化與成分輸送的研究。擬研製的多波段多大氣成分主被動綜合探測系統將包含以下核心單元：大氣溫度風場探測雷射雷達、臭氧探測雷射雷達、二氧化碳探測雷射雷達、污染氣體探測雷射雷達、氣溶膠-雲-水汽探測雷射雷達、W波段測雲雷達、太赫茲超導輻射波譜儀、綜合集成與反演驗證平台及組合望遠鏡系統。系統建成後計畫在青藏高原開展長期觀測。
2017年9月9日，中國科學院大氣物理研究所宣布，其牽頭研製成功一套“多波段多大氣成分主被動綜合探測系統”，能夠對從地表到100千米高度的垂直大氣層進行多要素連續觀測。APSOS已在安徽淮南完成了整體聯調試驗。
2018年6月30日，國家自然科學基金委組織專家對中國科學院大氣物理研究所主持的國家重大科研儀器設備研製專項“多波段多大氣成分主被動綜合探測系統”（以下簡稱APSOS）進行了項目結題驗收。APSOS項目組已獲授權國家發明專利7項，構建完成了一套完整的自主智慧財產權體系；在學術論文方面，發表論文35篇；在人才培養方面，新增國家自然科學傑出青年基金獲得者1人，培養了1名博士後、19名博士生和11名碩士生，形成了一支自主研發大氣探測設備的技術團隊。
原理功能
APSOS由綜合集成與反演驗證平台及組合望遠鏡系統、氣溶膠-雲-水汽探測雷射雷達、大氣溫度風場探測雷射雷達、臭氧探測雷射雷達、污染氣體探測雷射雷達、二氧化碳探測雷射雷達、太赫茲超導輻射波譜儀和W波段測雲雷達等單元組成。該系統在安徽淮南和青海德令哈開展聯調測試之後，於2017年10月成功部署於西藏羊八井（海拔4300 m）。APSOS項目組已圓滿完成了儀器研製任務，系統各項技術指標均達到任務書要求，APSOS系統已經成為國際上海拔最高、探測手段最為全面的大氣觀測系統，並且開始在青藏高原獲取重要科學數據。
該系統的組合望遠鏡利用多光纖多波長空間分光技術達到了2 m等效口徑和多套雷射雷達共享；氣溶膠-雲-水汽探測雷射雷達利用3波長發射6波長接收方式，實現了對氣溶膠、雲和水汽的探測；大氣溫度風場探測雷射雷達實現了5-110 km高度大氣溫度和10-60 km、80-110 km高度大氣風場的同時探測；臭氧探測雷射雷達實現了5-50 km高度對流層和平流層臭氧的同時探測；污染氣體探測雷射雷達同時獲得了0.1-3 km距離範圍內的二氧化氮和二氧化硫分布；二氧化碳探測雷射雷達獲得了0.1-3 km高度範圍內的二氧化碳變化特徵；太赫茲超導輻射波譜儀在國內首次將太赫茲技術套用於地基大氣探測領域；W波段測雲雷達在國內首次將地基測雲雷達由Ka波段上升到W波段。
產品套用
整套系統的集成及所含技術單元可進一步推廣套用於氣象觀測、環境監測和空間保障等業務部門。此外，該地基流動系統的建成還可為自主研發星載大氣探測設備提供必要的技術借鑑和經驗積累。
2018年9月，中國自主研製的“多波段多波長大氣成分主被動探測系統”通過驗收，並成功部署在海拔4300米的西藏羊八井，為進一步開展青藏高原大氣科學研究提供了強有力的技術支撐。
研發意義
APSOS項目的順利實施與驗收，標誌著我國在大氣探測研究領域已經掌握了國際前沿的關鍵技術，具備了綜合系統的集成能力和大氣空間環境的自主監測能力，為進一步開展青藏高原大氣科學研究提供了強有力的技術支撐。
