溫室氣體“捕捉”神器上線 二氧化碳探測激光雷達正式投入商用
【化工儀器網 項目成果】山川綠、河水清、空氣好是現階段生態建設不斷追求的目標。隨著“雙碳”的提出，監控空氣質量、控制二氧化碳等溫室氣體的排放力度逐漸加強。溫室氣體監測等多項技術正在組建全域型監測控制系統，守護藍天白云。
近日，我國環境領域又有一“力作”上線。全球首臺中尺度二氧化碳通量探測雷達正式投入商用，可實現百平方公里二氧化碳濃度和大氣風場同步探測。
不同于傳統點式探測儀器、衛星等二氧化碳探測手段，該臺“利器”以激光雷達作核心載體，進行二氧化碳探測活動。
研究團隊打破常規，聚焦激光雷達研發，尤其是提出高量子效率、低噪聲、全光纖集成紅外激光雷達方案，探索開辟出激光雷達發展的新方向：不再單純依賴提高激光功率或者增大望遠鏡面積的傳統辦法，而是采用量子噪聲極限靈敏度的探測器，提高光量子探測效率和系統的光學效率，大幅提升了激光雷達探測性能。
提升后的激光雷達可以實現一個標準足球場小范圍的二氧化碳濃度遙感，有效彌補了點式儀器僅幾平方米范的探測尺度空缺，提高了時空分別率。此外，該激光雷達還可以同時實現三維空間二氧化碳濃度和風場的探測，不僅能夠實時識別與追蹤碳源碳匯，還可以定量計算二氧化碳水平傳輸和垂直混合，可以實現二氧化碳通量探測。
值得一提的是，該臺中尺度二氧化碳通量探測雷達系統中采用的高性能紅外探測器、全光纖激光器和高速模數轉換采集卡等核心部件均由研發團隊自主研制，在風切變、湍流、順風預警、時空分辨率、重量功耗等性能參數以及探測參數多樣性上均呈現較好優勢。
實際上，激光雷達作為新的大氣遙感手段正在蓬勃發展。雷達采用光纖技術，具有高光學探測和傳輸效率、高系統穩定性、人眼安全的特點，可在各種惡劣工況下實現全天時、全天候、全自動運行。精確的大氣物理、化學、生物參數探測，對于數值天氣預報、氣候模型改進、軍事環境預報、生化氣體監控、機場風切變預警等具有重大意義。
如何從實驗室走向產業化、規模化模，是每一個科研成果必須思考的問題。產學研結合的模式為研究成果轉化提供可行之道。研究團隊相繼吸納了清華大學、中國科學院、南京信息工程大學的等多位專家，成功將“大氣多參數探測相干多普勒激光雷達”和“中尺度二氧化碳通量探測激光雷達”進行產品化。實現前沿研究成果轉化為生產力，用于解決實際問題。
據了解，該臺雷達投入應用后，將實現對生態環境、氣象等“雙碳”領域不同維度的中尺度遙感服務能力的優化提升，為減污降碳協同增效提供數據支撐。
(資料來源：科技日報、新華報業網)
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