大氣遙感分析技術突破 為實現碳中和提供新支持
【化工儀器網 項目成果】近日，中科院上海微系統與信息技術研究所、中國科學技術大學與中國航空工業集團公司第三〇四研究所合作，研發出一種單光子探測自由空間區段光譜遙感技術，可以用于自由大氣中二氧化碳(CO2)和半重水(HDO)有距離分辨率的光譜遙感分析。
距離分辨率是指將在距離維將兩個大小相等的點目標區分開的最小距離。有距離分辨率的光譜遙感分析就是每間隔一定距離就可以反饋一個檢測目標的濃度數值。根據多點數據就可以得到檢測目標隨距離變化的濃度分布圖。
目前大氣氣體遙感分析技術已經較為成熟，主要有差分吸收光譜法、傅里葉變換紅外光譜法、激光雷達探測法和太陽光度計遙感法等，各有不同特點，如傅里葉變換紅外光譜法德優勢在于分辨率、高靈敏度、高信噪比、大通量和寬頻帶。然而獲取距離分辨信息對于現有的大氣氣體遙感分析技術依然是個大難題，只有激光雷達探測法中的距離分辨差分吸收激光雷達可以在遙感時提供距離分辨信息，但這要求數據反演時需要已知氣體光譜線型。
為解決這一難題，研究人員采用光頻梳拍頻鎖定技術，實現探測激光在百納米光譜范圍內的精確波長鎖定；研制了高效率、低噪聲、大面元的超導納米線單光子探測器，提高激光雷達探測信噪比，不再依賴提高激光器功率和擴大望遠鏡面積；提出實時補償技術，通過高速切換、交替發射探測激光和參考激光，實時校正大氣氣溶膠變化、湍流影響望遠鏡接收效率、出射激光功率漂移、探測器效率變化等因素。經過多項核心技術攻關，研究人員終于實現了有距離分辨的大氣光譜分析。
這項技術已經有多種應用，包括監測溫室氣體、監測大氣原位化學反應和同位素、預警易燃易爆和有毒氣體的泄露等。在試驗中，研究人員使用這一分析技術進行水平掃描，成功遙感檢測到了百平方公里范圍的CO2濃度。在我國提出“雙碳”目標之后，開展碳交易、減少碳排放的任務越來越重。這項新技術能夠為碳源碳匯的監測和核算提供新手段，從而實現碳中和提供新的技術支持。
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