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国产科学仪器设备助力极地科考

来源：化工仪器网2024/9/27 8:38:52141
导读
中国气象科学研究院的研究团队自主研发了便携式雪粒径测量装置和雪硬度计，以更精确地测量雪粒径与雪的硬度，为全球气候研究提供了重要数据支撑。
　　南极洲的地理位置比较独特，因而对该地的科学研究程度较低。但由于它所处的特殊地理位置，科学探索上的独特条件，自然资源的巨大潜力，近几十年来引起各国政府和科学界的高度重视。
 
　　为了深入研究这些冰雪覆盖区域对全球气候的影响，科学家们展开了多次科考任务。中国气象科学研究院的研究团队不仅参与了这些任务，还自主研发了便携式雪粒径测量装置和雪硬度计，以更精确地测量雪粒径与雪的硬度，为全球气候研究提供了重要数据支撑。
 
　　以雪粒径为例，其参数在不同区域存在非常大的差异。雪粒径指的是雪的光学等效直径，是影响雪面反照参数的重要因素之一。雪粒径的大小直接影响到可见光、近红外和微波波段的反照率和吸收率，而雪面的反照率在全球气候系统中发挥着重要作用，因此，准确掌握雪面和雪层的雪粒径信息至关重要。
 
　　此前，测量雪粒径常用方法是通过摄像拍摄雪面和雪层的图像，有经验的观测者通过与标准尺子比较从而得出雪粒径。但这种方式太过于依赖观测者自身及拍摄条件，具有测试时间长、人为因素影响大、主观性强等缺点，因此迫切需要一种可以快速测量雪粒径的手段。
 
　　中国气象科学研究院极地与气候变化研究所所长、研究员丁明虎带领团队发明的便携式雪粒径测量装置，通过漫散射原理，获得雪面反射率，再结合雪面密度，可以间接测量冰雪的颗粒大小。这种方法更加快速、客观，可以在短时间测量同一区域或断面上不同点的雪反照率和雪粒径，从而了解雪粒径分布规律，更加深入地了解雪特性。
 
　　此外，在南极科考中要寻找适合搭建建筑或者开展作业的地方，还需要了解不同雪层的机械性能，雪的硬度测试便成了反映冰雪强度的重要指标。过去主要是采用人工判断的方法，通过监测探针触探反馈的手感判断冰雪质量，同样很容易受到主观因素干扰。
 
　　丁明虎团队自主研发的雪硬度计，采用精密电机驱动，测量部分使用了微机技术，可以同时测量冰雪硬度及其所处的深度。
 
　　雪硬度计自重非常轻，仅有10千克，方便携带，仪器还设置了数据锁存功能，在恶劣条件下也可简便操作，获得读数。不仅如此，考虑到雪硬度仪在低温环境下工作，团队还为仪器安装了可在低温环境工作的电池，使得低温下设备续航能力得到提升。
 
　　在第39次、40次南极科考中，便携式雪粒径测量装置和雪硬度计得到了充分检验。科考人员通过这两款仪器获取了大量南极雪质相关数据，为我国更加深入研究南极提供了有力支撑。同时，也为全球气候研究提供了重要数据参考。
 
　　素材来源：中国气象报社

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