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温室气体“捕捉”神器上线二氧化碳探测激光雷达正式投入商用

来源：化工仪器网2022/5/27 9:22:05149

导读

近日，我国环境领域又有一“力作”上线。全球首台中尺度二氧化碳通量探测雷达正式投入商用，可实现百平方公里二氧化碳浓度和大气风场同步探测。

　　山川绿、河水清、空气好是现阶段生态建设不断追求的目标。随着“双碳”的提出，监控空气质量、控制二氧化碳等温室气体的排放力度逐渐加强。温室气体监测等多项技术正在组建全域型监测控制系统，守护蓝天白云。

　　不同于传统点式探测仪器、卫星等二氧化碳探测手段，该台“利器”以激光雷达作核心载体，进行二氧化碳探测活动。

　　研究团队打破常规，聚焦激光雷达研发，尤其是提出高量子效率、低噪声、全光纤集成红外激光雷达方案，探索开辟出激光雷达发展的新方向：不再单纯依赖提高激光功率或者增大望远镜面积的传统办法，而是采用量子噪声极限灵敏度的探测器，提高光量子探测效率和系统的光学效率，大幅提升了激光雷达探测性能。

　　提升后的激光雷达可以实现一个标准足球场小范围的二氧化碳浓度遥感，有效弥补了点式仪器仅几平方米范的探测尺度空缺，提高了时空分别率。此外，该激光雷达还可以同时实现三维空间二氧化碳浓度和风场的探测，不仅能够实时识别与追踪碳源碳汇，还可以定量计算二氧化碳水平传输和垂直混合，可以实现二氧化碳通量探测。

　　值得一提的是，该台中尺度二氧化碳通量探测雷达系统中采用的高性能红外探测器、全光纤激光器和高速模数转换采集卡等核心部件均由研发团队自主研制，在风切变、湍流、顺风预警、时空分辨率、重量功耗等性能参数以及探测参数多样性上均呈现较好优势。

　　实际上，激光雷达作为新的大气遥感手段正在蓬勃发展。雷达采用光纤技术，具有高光学探测和传输效率、高系统稳定性、人眼安全的特点，可在各种恶劣工况下实现全天时、全天候、全自动运行。精确的大气物理、化学、生物参数探测，对于数值天气预报、气候模型改进、军事环境预报、生化气体监控、机场风切变预警等具有重大意义。

　　如何从实验室走向产业化、规模化模，是每一个科研成果必须思考的问题。产学研结合的模式为研究成果转化提供可行之道。研究团队相继吸纳了清华大学、中国科学院、南京信息工程大学的等多位专家，成功将“大气多参数探测相干多普勒激光雷达”和“中尺度二氧化碳通量探测激光雷达”进行产品化。实现前沿研究成果转化为生产力，用于解决实际问题。

　　据了解，该台雷达投入应用后，将实现对生态环境、气象等“双碳”领域不同维度的中尺度遥感服务能力的优化提升，为减污降碳协同增效提供数据支撑。

　　(资料来源：科技日报、新华报业网)

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