湍流边界层

p style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/67f76a1b-1bfc-4a97-b7e5-0de6a85ef5df.jpg" title="1.jpg"//pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/fbabd4b1-7a49-4d9f-88f6-0af16db14e26.jpg" title="2.jpg"//pp style="text-indent: 2em text-align: center "中科院大气物理所供图。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "从中国科学院大气物理研究所获悉，该所主持的国家重点研发计划项目“陆地边界层大气污染垂直探测技术”日前在河北省望都县启动了大型大边界层污染加强观测试验。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "这次观测试验预计将持续10天左右，主要探测平台是一个32米长、1900立方米的大型系留汽艇，艇上载有二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、PM2.5、总挥发性有机物，以及气溶胶质谱、粒径谱、黑炭和颗粒物计数等大气污染观测仪器，同时还搭载有风速、风向，温度、湿度、气压、三维湍流脉动风速脉动温度等气象要素观测仪器。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“这是一次在京津冀地区开展的规模较大的多平台、多要素大气边界层综合观测试验，将获得冬季重污染期间点面结合、三维立体的大气污染垂直分布信息。”项目首席科学家、中科院大气物理所研究员胡非说，此次观测试验的特点是测量要素全，观测范围全，观测的时空分辨率高，观测的连续性和空间代表性强。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在这次观测试验中，项目自主研发的新型臭氧激光雷达、二氧化氮激光雷达、高空湍流超声风速仪探测系统以及涡度相关PM2.5湍流通量观测系统等均属首次亮相，自主研发的基于汽艇浮空器平台的“软塔”梯度观测系统，也拟在实验后期开展观测试验。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "胡非认为，这次试验将为不同大气污染探测设备的对比校验、数据质量控制、数据融合和归一化、标准化研究，以及大气污染模式的发展提供帮助，为我国大气污染垂直探测技术和科学研究的发展作出贡献。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在望都加强观测的同时，项目还在津冀地区开展了包括北京325米高塔和天津255米高塔梯度观测、激光雷达走航观测、飞机观测和地面台站观测在内的同步协同观测。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "此外，为与京津冀地区的观测相对照，由项目参加单位在珠三角地区也同时实施了大气边界层污染加强观测试验，主要探测平台有深圳356米高塔和广州600米电视塔，以及大气污染移动观测车等。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "据了解，离地面1~2千米厚的大气边界层是大气污染的主要发生地，为深入认识大气污染机理和开展大气污染防治，迫切需要进行污染物在大气边界层内的垂直分布规律研究。目前国内外有多种大气边界层和大气污染探测设备和分析仪器，但它们之间的可比性、融洽性和校准技术研究还很不够，制约着该领域的发展。“陆地边界层大气污染垂直探测技术”项目旨在解决基于塔基、地基遥感、艇基和飞机等一体化探测平台的边界层三维垂直结构探测技术。/p

2016年5月28—29日，大气、气溶胶、边界层和云相互作用试验研究会在河北邢台召开。中国科学院院士吴国雄、中国工程院院士丁一汇、北京大学环境科学与工程学院院长朱彤、河北省气象局副局长彭军、邢台市气象局局长赵黎明、北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院首席科学家李占清、中国科学院大气物理研究所、中国科学院合肥物质研究院、中国气象局大气探测中心、北京师范大学、中国科学院遥感与数字地球研究所、德国马普研究所等相关专家、学者都参加了此次会议。无锡中科光电技术有限公司作为受邀企业，也参加了此次会议。 会议前，参会人员对“大气-气溶胶-边界层-云”华北地空联合实验观测现场进行了参观。无锡中科光电与各单位的领导、专家一起参观了在邢台气象观测站的数十种观测仪器和设备，认真听取了实验人员的讲解和资料分析。北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院首席科学家、“千人计划”学者、此次观测试验负责人李占清教授指出，“邢台气象观测站的实验，首次采用双飞机对云内外以及边界层内外开展观测。此次观测实验还联合了中国气象局、中国科学院、北京大学等单位，利用各自先进的仪器设备和探测技术，形成了一套完整的大气-气溶胶-云-降水的综合观测系统，是开展气溶胶、云物理、人工影响天气、天气和气候变化研究最完整的观测设施。” 会议开始时，河北省气象局副局长彭军和邢台市气象局局长赵黎明对各专家、学者的到来表示欢迎，并指出此次大气、气溶胶、边界层和云相互作用试验研究会对了解河北省大气、云、地面三者之间的相互作用，以及近地面边界层的污染和大气稳定度对云和降水的重大意义。接着，各专家、学者分别对河北气象情况、地空联合试验、气溶胶光学与辐射特性主题进行了详细的介绍和分析。 无锡中科光电技术有限公司对快速源解析走航车进行了详细的讲解，强调数据应用的重要性，利用基于振镜的快速扫描技术和车载多轴DOAS技术，采用走航快速源解析监测方法和数据分析方法，构建了车载走航快源解析系统。无锡中科光电首创了国内走航与锥形扫描应用技术，综合了点、线、面源锥形扫描识别和垂直走航观测方法，对重点污染区域中污染物进行3D扫描和移动走航追踪观测，可有效获取区域污染物空间立体分布、变化规律和排放特征，实现污染区域快速源解析，做到大气灰霾追因与控制。 无锡中科光电始终致力于大气灰霾追因与控制技术，大力发展地基遥感监测设备和数据分析能力，解析颗粒物污染来源、污染特征及污染变化趋势，为短时间空气质量预警预报提供了及时、有效、准确的数据支撑。无锡中科光电也将随时保持与各专家、学者及同行的技术交流和研究成果分享，共同为绿色中国不断努力和奋斗！

2018年12月21日至23日，中科院合肥物质科学研究院在合肥组织召开了国家重点研发计划“大气污染成因与控制技术研究”重点专项——“近海海洋边界层大气污染综合立体探测技术研发及应用示范”项目（以下简称 “该项目”）启动与实施方案论证会。这是聚光科技（杭州）股份有限公司下属子公司无锡中科光电技术有限公司（以下简称“中科光电”）继参与2016年“大气污染成因与控制技术研究”重点专项和2017年“国家大气污染防治攻关”之后又一国家级大气污染防治科研项目。　　会议成立了由技术专家、管理专家和财务专家组成的实施方案论证专家组。中科院合肥物质科学研究院院长匡光力研究员代表项目承担单位致欢迎辞，表示将认真做好项目的组织实施和过程管理工作。中科院前沿科学与教育局地球科学处处长段晓男对项目的启动表示祝贺，对项目的科学实施提出了期望和具体建议。中国21世纪议程管理中心资源环境处处长王磊介绍了“十三五”期间课题管理规划改革方案以及大气专项管理办法，对项目承担单位的组织和管理工作提出了总体要求。　　与会专家认真听取了重点项目负责人刘建国研究员和各课题负责人的实施计划方案汇报，充分讨论了项目实施方案和管理机制，形成并论证通过了该项目的实施方案。潘德炉院士代表项目专家组对项目研究工作提出具体要求，强调了加强海洋探测特色仪器与设备的关键技术突破、有效构建立体探测系统的重要性。专家们在论证会上充分交流　　该项目汇聚了中科院合肥物质科学研究院、中科院大气物理研究所、国家海洋局第二海洋研究所、中国科学技术大学、复旦大学、中国海洋大学、厦门大学、南京信息工程大学、中国环境监测总站、中国气象局气象探测中心、国家海洋环境监测中心、国家卫星海洋应用中心、深圳市环境监测中心站、上海卫星工程研究所、中科光电等长期从事近海海洋边界层大气污染相关研究的优势单位，将针对近海大气边界层多污染物共存、环境条件复杂（高湿、高盐等）、时空变化不均匀等特点，以快速、在线、立体监测技术研发为核心，研发集成具有自主知识产权、多元数据归一的海洋大气边界层立体探测技术系统，实现近海大气边界层理化结构的高时空分辨率探测；并在黄海、渤海、南海等海域开展技术应用示范，形成相应的技术规范，支撑国家环境监测网络建设，为我国近海大气污染科学研究提供技术保障。 各课题负责人汇报实施计划方案　　作为参与此项目的唯一企业，中科光电有幸承担了子课题任务——“近海海洋边界层大气污染物输送通量探测技术研究”。通过此课题将获取高准确度的气溶胶消光系数、退偏振比，并建立准确的近海岸颗粒物质量浓度与消光系数的关系模型，进而识别海源、陆源气溶胶并定量估算气溶胶的近海洋输送，实现对气溶胶传输通量测量的精确化。通过与课题内（间）的风场、污染场数据结合，建立高精度的输送通量反演方法，为定量评价近海海洋污染物提供数据基础。　　中科光电总经理万学平先生和业务发展部总监、子课题负责人王界博士出席了项目启动会，并和与会人员就此项目的实施进行了深入交流。 参会人员合影

记者从北京师范大学了解到，我国科研人员依托上海高功率激光物理国家实验室“神光Ⅱ”装置，首次在实验室实现激光驱动湍流磁重联物理过程，并通过标度变换用于解释太阳耀斑爆发现象，实验证实湍流过程对耀斑快速触发以及加速高能带电粒子的重要性。相关论文于北京时间1月17日刊发在《自然物理》期刊上。太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动现象，一次典型耀斑爆发释放的能量相当于数十亿枚氢弹的爆炸。耀斑能产生多波段辐射，剧烈的耀斑会严重影响日地空间环境和人类生活。因此，认识和了解耀斑活动具有重大意义。目前的理论认为磁重联导致了耀斑触发。磁重联是等离子体中方向相反的磁力线因互相靠近而发生的重新联结的过程，重联会将磁能快速转化为等离子体热能和动能。在天体物理中，磁重联模型还被广泛应用于恒星形成、太阳风与地球磁层的耦合、吸积盘物理以及伽马暴研究。湍流磁重联是等离子磁流体中磁场能量耗散的最有效方式之一，然而其尚未在实验室得到直接证实和系统研究。论文通讯作者、北京师范大学天文系仲佳勇教授领导的实验室天体物理研究团队，长期专注于利用强激光近距离、主动可控地模拟各类天体等离子体物理过程。早在2010年，仲佳勇与合作者就成功模拟了太阳耀斑中环顶X射线源和重联喷流。仲佳勇介绍，利用高能量激光系统，科学家能在实验室中获得极端物理实验条件，模拟多种高能量密度天体物理现象。这种研究方法不仅可以用来验证天文观测理论模型，还可为发现新物理过程提供新途径。团队此次在前期工作的基础上，提出了利用“神光Ⅱ”四路激光多点烧蚀金属靶，设计具有微扰特征且磁性相反的等离子体磁环来增大磁场相互作用区，进而实现湍流磁重联的实验构想。仲佳勇告诉科技日报记者，他们此次在实验上首次利用激光等离子体的方式驱动湍流磁重联，激光等离子体更加容易标度变换到太阳耀斑等离子体，从而可对太阳耀斑进行更加细致和系统的定量研究。该研究还发现，实验湍流磁重联中高能电子的加速主要来源于重联电场，而费米加速过程可以忽略，这对传统高能电子加速机制提出了新的认识和理解。

近年来，采用涡动相关(eddy-covariance，EC)方法测量温室气体通量的站点数量在迅速增加，但是要在科学目的、工程标准、安装运行成本和实用性之间做出平衡，寻找到最佳的解决方法，仍是一个具有挑战的工作。从观测结果准确性和精确度来说，选址、建塔等站点设计的环节是重中之重。1、位置选择站点选址的基本原则是，该站点能够尽量观测到全部的研究对象，这涉及到两个问题，一个是方向，一个是架设高度。首先是确定观测区域近几年的主风向，可以参考近几年的气象数据。由于中国大部分地区是季风气候，一般在春夏和秋冬会有两个主风向，这时候要考虑通量仪器的架设方向，实验观测的主要周期等。如果仪器架设方向可以随主风向的改变方便调整，或者实验周期是明确区分了春夏或者秋冬，那么在选址时可以选在观测对象的下风向，这样可以尽可能多的观测到目标对象；如果不能改变通量仪器的架设方向，且是长期定位观测，那尽量将观测地点选址在观测对象的中央位置，或者沿主风向的中点位置，这样可以尽可能的在不改变仪器方向和位置的前提下，观测到尽可能多的研究对象。确定架设高度要满足通量仪器的基本观测条件， 即满足湍流运动的充分交换。一般的架设高度是下垫面冠层高度的1.5到2倍（具体确定观测高度的经验法则见图 1）；在相对平坦和均匀的下垫面条件下，观测距离大约是观测有效高度的100倍（风浪区原理），具体范围需要根据footprint源区计算，随着湍流运动强度和下垫面情况会有所改变。图 1 确定观测高度的经验法则通量源区代表性分析(Footprint分析)是检验一个通量站质量的重要手段，可以用来进行实验方案的设计指导，观测数据的质量控制，以及通过特定传感器的源区分布和来自感兴趣下垫面(植被)的通量贡献，从而对观测结果进行分析解释。图 2 Footprint分析2、下垫面的影响2.1植被类型涡动相关法测量温室气体通量要求仪器安装在常通量层内，而常通量层假设要求稳态大气、下垫面与仪器之间没有任何源或者汇、足够长的风浪区和水平均匀的下垫面等基本条件。在涡动相关传感器能监测到的“源区域”内植被类型均匀一致的情况下，其观测到的通量结果是比较有意义的，可以用来解释生态系统的温室气体收支情况。但当涡动相关传感器的“源区域”覆盖到不同植被类型时，情况就会变得复杂起来。一个极端的例子是：某站点周围具有两种不同的森林植被类型，每天周期性地，白天，风从一种植被类型吹向另一种；夜间，则正好相反。那么，该站点观测得到的通量资料的日平均值将毫无意义。这种极端的情况虽然极少出现，但许多站点都会有微妙的风向变化，在数据分析时需要做仔细考虑。此外，光、土壤湿度、土壤结构、叶面积以及物种种类组成的空间异质性会导致温室气体源／汇强度的水平梯度。而其植被类型的变化也会造成表面粗糙度的变化，当风通过不同粗糙度或者不同源/汇强度表面的区域时，就会产生非常明显的平流效应（Raupach & Finnigan, 1997 Baldocchi et al., 2000）。图 3 不同下垫面的地表粗糙度（参考 于贵瑞&孙晓敏，2006）地表植被类型的突然变化会导致气流的变化，如气流在从高大森林向低矮草地移动时，会在森林边缘形成回流区(如图 4所示)，导致近地面和上方气流方向不一致，其水平长度尺度(距离)等于冠层高度的2-5倍(Detto et al., 2008)。图 4森林边缘附近湍流结构的概念模型（参考Detto et al., 2008）2.2冠层高度通量足迹Footprint描述了EC系统能够观测到的“源区域”，提供了每个表面元素对测量的垂直通量的相对贡献。Footprint取决于观测高度、表面粗糙度和大气稳定度等。如图 5所示，通常来说，传感器的观测高度越高，就越能观测到更远、更广的区域（Horst & Weil, 1994），也便于捕捉植物冠层上方混合良好的边界层中的通量交换。但是观测高度也不是越高越好，在大气层结稳定的条件下（如夜间），过高的观测高度可能会使观测到的“源区域”超出感兴趣的研究区域。因此应该预先计算并确保来自感兴趣区域的通量贡献至少为90％（Gö ckede et al., 2004），在稳定条件下至少50％的时间以确保适当的数据覆盖不同的风向和不同的天气条件。图 5观测高度与通量足迹基于Munger（2012）等确定塔/测量高度（hm）的原则（如图 1），可能存在准确测量实际观测高度和冠层高度的困难，需要考虑后期调整高度的可能性。观测高度必须用三维超声风速计测量路径的中心来确定，其值取决于感兴趣的生态系统的冠层高度（hc），冠层高度值不需要特别准确：采用主要冠层的平均预期高度是合理的。对于冠层高度在生长季节中快速变化的农田、草地和种植园以及同样具有快速变化特性的冰雪下垫面，塔架设计必须考虑允许通过改变塔架高度（例如伸缩式塔架设计）或通过移动传感器来改变测量高度。随着时间的推移为了确保相同的通量观测源区，可以考虑改变测量高度，遵循的原则是测量高度与冠层高度的0.76倍之间的差值保持在一个确定数值的±10%左右。但这种调整的频率不用特别频繁，最多在植被生长期或在积雪季节每隔一周进行。假设在植被生长期开始时的裸土，其测量高度为2 m，在冠层高度达到1.2 米前，不需要改变测量高度；在植被达到1.2米后（例如增加约0.5-0.8米）开始提高测量高度，然后保持测量高度与冠层高度的0.76倍之间的差值保持在一个确定数值。改变表面高度（由于生长和积雪）以及改变测量高度必须准确记录，因为这必须在后期数据处理中考虑。2.3地形影响EC法测量通量假设了地形水平，这样可以保证地形的坐标系和传感器坐标系方向一致，避免平流、泄流效应的影响。图 6复杂地形对EC观测的影响在复杂的地形条件下，风吹过小山时会引起气流的辐合或辐散运动，产生平流效应（Kaimail & Finnigan, 1994）。存在有局地风场影响的站点，在夜间大气稳定，垂直湍流输送和大气混合作用较弱，CO2的水平和垂直平流效应的影响是很重要的（于贵瑞&孙晓敏，2006）。Mordukhovish & Tsvang（1966）的研究表明，斜坡地形能导致水平异质和通量的辐散。对于设在地势较高的观测塔，在夜间对流比较弱时，通常会因CO2沿斜坡泄流而造成大气传输的通量低估，最后导致生态系统净生产力的估算偏高；对于在地势较低沟谷中的观测塔，其问题更加复杂，如果外部的大气平流/泄流通过观测界面进入生态系统，会高估光合作用吸收CO2的能力；如果外部的大气平流/泄流不能通过观测界面，而是从观测界面下部直接进入生态系统，则会在生态系统中暂时储存，最终输出生态系统，造成对呼吸作用的高估。在大多数情况下，实际地形难以满足地形水平的假设，这就需要进行坐标旋转，以消除平流项的影响。当安装铁塔的斜坡坡度特别大时，可以考虑将原本应水平安装的超声风速计调整为与地面平行。3、塔及塔附属设施的影响3.1塔体本身塔本身对观测的影响可分为塔本身对风场的影响，以及塔的偏转、震荡对测量过程的影响两种。3.1.1 对风场的影响自然气流无论是经过几十米的观测塔，还是遇到几毫米的仪器翼梁或电缆，各种尺度的障碍物都会使流线发散，从而导致用于计算通量的流线分离，称为流体失真，流动失真以难以看见的方式影响测量，其影响只能在塔的设计建造阶段进行最小化。在塔的迎风侧（上游），风速受到影响会有所降低。受流动失真影响的逆风距离与障碍物大小的立方成比例，并随着距离的立方体而减小(Wyngaard, 1981, 1988)。在塔的背风侧（下游），风速也减弱，这种效果随着风速的增加而减小（湍流的更快速重构）并且受到障碍物的长度和宽度的影响。图 7 展示了在高塔的迎风侧观察到的风向上的偏转与加速， 图 8则展示了高塔顶部和底部方向迥异的风向。这是由于在背风侧下方产生的回流区造成的，障碍物(塔)尺寸越大，回流区就越容易发展得更大。在塔基通量观测中，森林生态系统的观测常需要10m以上的高塔作为基础，容易导致回流区的产生，回流也增加了向上流动的倾向，并加强了烟囱效应，这可能会显著影响风的测量和干扰混合比梯度。图 7 在塔的迎风侧观察到风向上偏转和加速(引自Sanuki and Tsuda, 1957)图 8 塔顶部的西风流（离地面10米）和离地面2米处的东风回流(引自Vaucher et al., 2004)在建造塔时，尽量选择塔身纤细、结构较少的铁塔，避免对风场的影响，也要注意控制林窗的大小，避免人为形成回流区域。此外，应该尽量减少树木和树枝的移除，因为它们对风的阻力作用可以减少这些回流区域的形成。选择纤细塔体的同时也要保证塔体足够坚固，以确保安全的维护通道和应对整个观测周期中的极端环境。当塔架底座和结构由于受到外界辐射而加热引起对流循环时，可以观察到烟囱效应。这增强了气流的垂直偏转，从而使更多的空气向上移动。烟囱效应取决于基础和塔的质量和热容量、塔的形状、对树冠的干扰程度（清理/切割塔构造的树木）和站点的净辐射量等。烟囱效应是不可避免的，应尽量减少混凝土基础和塔架结构，塔的的横截面也尽量不超过2 x 3 m (Munger et al., 2012)。塔体结构对经过气流的扭曲变形和烟囱效应应该通过专业的方式或通过建模方法（Griessbaum & Schmidt，2009）进行调查（Serafimovich et al., 2011）。3.1.2 对测量过程的影响塔体本身随风速的运动会导致测量中的系统不确定性；塔的移动应限制在0.02 m s-1（即测量风速的精度），并且不应具有在1到20 Hz之间与风向共同变化的力矩（谐波效应）；快速响应加速度设备可用于量化塔运动，逐点校正还需要快速响应测斜仪测量以确定旋转速率以及加速度；由于在塔上工作的人员而导致的塔架运动不会随着风或标量交换而变化，但可能会扰乱风场。3.2塔上横臂在1976年的国际湍流对比实验中，一些报告显示直径0.05 m的水平支撑结构造成的平均上升风速为0.1 m/s (Dyer, 1981)，它大到足以使涡动相关测量无效。因此，风速计安装臂的尺寸也要尽量小，只需要提供一个安全稳定的测量平台就可以了。王国华等利用成熟的计算流体软件，对布置多个支撑观测仪器的支架所导致的大气边界层风场失真进行定量仿真。他们发现，当支架间距小于6倍的支架直径D或来流风向角小于30°时支架附近流场受到明显的相互干扰。通过对不同来流风向及支架间距离模拟结果的对比分析，认为使用多支架进行多点联合观测时，支架应沿垂直于观测地点常年来流主风向的展向布置。为避免不同支架相互干扰，支架间的最小距离L应大于9倍的支架截面直径。此外，横臂本身需要足够稳定以支撑仪表，可以通过增加侧臂和拉索的方式，以避免横臂的扭矩和振荡。3.3塔下建筑物3.1.1一节讨论了塔体本身对风速和风向造成扭曲从而影响风场的作用，塔下其他障碍物（如设备房间、供电小屋等）也存在这种作用，如图 9 所示。图 9 从障碍物侧面看的迎风流畸变和背风侧流畸变的概念图（引自Davies and Miller, 1982）回流效应在高大的森林冠层中最为明显，但较矮的草地和作物冠层也必须考虑，特别是在附近存放其他设备的房屋的情况下。因此，应尽可能地减少这种流动变形源，在不可减少的情况下，障碍物应远离观测塔，避免对风场的影响。参考文献1. 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2017年12月1日，中国大气超站联盟技术交流会暨京津冀及周边地区大气重污染成因研讨会在山东德州隆重举行。此次会议由北京大学环境科学与工程学院、中国环境监测总站共同主办。会议邀请了环保部环境监测司环境质量监测处处长肖建军、中国21世纪议程中心资源环境处处长王磊、国家大气污染防治攻关联合中心主任/中国环境科学研究院院长李海生、中国环境监测总站站长柏仇勇、中国工程院院士刘文清、张远航等多位领导专家出席。会议就大气重污染过程的立体探测与气象影像判识、京津冀及周边地区大气重污染成因综合观测实验、京津冀及周边地区大气重污染成因与来源分析、超级站综合观测实验质控与数据共享、超级站运行和数据分析的技术交流与经验分享等主题进行了研讨，做了专项报告。中科光电激光雷达为多位专家学者的报告提供了有力的数据支撑。张远航院士主持开幕式开幕式致辞柏仇勇站长在开幕式致辞上发表了重要讲话，他认为：1.要通过超站联盟实现资源整合和互联共享，要实现已建超站的联合，专家资源的共享。2.各级监测站要积极参与到超站联盟中去。3.加强国产仪器的研发投入，总理基金两个方面，观测与数据共享。4.科研院所专家资源应参与到污染成因、机理及来源解析中去。柏站长还表示，十九大有两个号召，一是打好大气污染防治攻坚战，二是打赢蓝天保卫展。要说的清，说的准，说的明。大会主旨报告在大会主旨报告中，众多专家学者分享了自己现阶段的研究项目。中科光电激光雷达以精准的监测结果，为多个研究项目提供了理想的数据。中国科学院安徽光学精密机械研究所（以下简称“安光所”）刘文清院士在会上报告了《大气污染立体探测与超站联网监测》，着重提出了超站的区域质控中心建设问题。目前，全国超站点位众多，仪器设备众多，数据种类多样且数据量大，未来需要通过平台进行数据集成共享、组网联动。地基遥感设备的质控及数据分析是超站良好运行的重要组成部分，包括颗粒物激光雷达、臭氧激光雷达、多轴差分吸收光谱仪等。中科光电依托安光所，以环境光学监测仪器工程技术中心为支撑，持续为地基遥感提供核心技术，在立体监测设备层面追求不断更新。 刘文清院士汇报中提及立体监测新设备——双镜微脉冲激光雷达在新设备的研发层面，中科光电与刘院士团队联合研发出一款立体监测新设备——大气颗粒物监测激光雷达（双镜微脉冲激光雷达）。雷达集所有功能为一体，机身小巧轻便，双望远镜光路结构设计更是真正实现激光雷达零盲区探测。该雷达以集成化、零盲区、便携性、多参数、可视化等优势获得了众多关注。北京大学环境与工程学院研究员陆克定、郭松在汇报中也以激光雷达为实验设备。郭松在《德州超级站综合观测进展》的报告中，用大气臭氧探测激光雷达为京津冀的大气污染提供了强力观测。中科光电与安光所作为现阶段臭氧激光雷达技术研发最为成熟的团队，已领先将臭氧激光雷达推向了国内市场。 左图陆克定报告，右图郭松报告 中国环境监测总站大气室主任宫正宇研究员做了《区域组分网建设进展与污染过程分析》的报告，其中展示了国家区域站和组分网大气颗粒物监测激光雷达监测结果（含中科光电产品），对典型污染过程成因进行了分析研究。宫正宇认为，组分网固定站点和污染带输送通道区域站激光雷达监测较好地组成了颗粒物的立体空间监测网络。此外，总站程麟均博士在报告中提出了激光雷达数据统一标准的需求，认为这是大范围区域组网分析的必不可少的基础工作。 左图宫正宇报告，右图程麟均报告 安光所研究员张天舒在大会上提到，利用模式结合组网分析、走航追踪等监测方法，能够更好的研究污染过程，有利于掌握京津冀的气溶胶区域污染分布。这两种监测方法已熟练应用于中科光电的监测业务中。同时，安光所与中国气象科学研究院研究员张小曳展开课题合作。在课题研究中，激光雷达消光系数为研究异常逆温下的气溶胶垂直分布污染及边界层层结结构提供了优质的监测数据，有效支撑了污染扩散趋势研究。 左图张天舒报告，右图张小曳报告中科院大气物理所研究员胡非，在《边界层结构和湍流过程对大气重污染的影响》报告中提出了物质边界层的概念，并用激光雷达的反演来计算边界层高度的差别，以此进行了讨论。聚光科技工程师唐静玥在会上介绍了仪器国产化的公关研制现状，她认为，目前大多数国产仪器依托高校科研院所走出一条产学研相结合的道路。例如，中科光电依托中科院安光所进行的产业化之路。 左图胡非报告，右图唐静玥报告中科光电技术总监郑龙飞也在此次大会分享了《超站平台在厦门金砖保障的应用》，给大家展示了安光所、中科光电在金砖保障期间的超站数据平台的功能应用。保障期间，中国科学技术大学教授刘诚为厦门超站提供了大力支持。刘诚团队通过将卫星反演数据实时推送进平台，直观了解到厦门地区污染物时空分布，掌握了大气层污染物变化趋势，与地基遥感监测数据相互佐证。金砖保障期间刘诚团队的卫星遥感监测凭借着严格的数据质控、数据分析及报告系统核心模块，安光所、中科光电不负众望，满足了专家们的会商需求，得到了福建省环境监测中心、厦门市环境监测中心高度肯定。中科光电技术总监向大家展示金砖保障期间超站数据平台的功能应用院士互动会议期间，中科光电业务总监盛世杰就超站建设、质控等向张远航院士进行了请教。张院士表示未来要进一步加强推动超站建设规范落地，加强提升设备质控和数据共享能力。除此之外，将超站运作建设形成指南且尽快形成草案，通过京津冀大气重污染公关项目推动超站的联网监测，建立合作机制、共享机制。张院士呼吁欢迎更多的像中科光电这样的企业能够加入到超站联盟中来，为总站及全国的超站业务出力。中科光电一直以来热忱的参与了众多超级站大型观测项目，如15年福建青奥会，17年厦门金砖会晤等，并踊跃参与高校、科研院课题合作研究，积极响应十九大“打好大气污染防治攻坚战”、“打赢蓝天保卫战”的两个号召，共同推进超级站的资源整合、数据共享和国标建立，全力支持我国的环境事业。

LDV/PDPA 、PIV及V3V原理、系统构成与典型应用LDV/PDPA 与PIV硬件安装、调试与维护LDV/PDPA 与PIV软件参数设置与使用实验（加湿器与磁力搅拌器涡流实验）激光流体测量技术在消防与发动机喷嘴，汽车外形，飞机机翼，搅拌槽桨片，大型水坝等机械设计与制造，和湍流、边界层等复杂流动的研究中具有越来越重要的作用。TSI公司是专业的流体测量仪器生产供应商。从1984年进入中国，目前已经成为中国市场占有率最高的流体测量仪器厂家。为了提高用户的应用水平，TSI公司特举办此次研讨会，将系统的介绍LDV/PDPA、PIV及V3V原理、构成及应用，还将进行硬件及软件的实际操作培训。 相位多普勒粒子分析仪(LDV/PDPA)是单点、非接触式、高精度与高响应频率的测量工具，利用流体中运动微粒散射光的多普勒频率与相位变化来获得流体一维至三维速度与微粒粒径信息。 粒子图像测速仪(PIV) 通过对比分析一定时间间隔连续拍摄的两张示踪粒子的图像，获得流场中一平面上两维或三维的速度场。 体三维速度场仪(V3V)，将激光流场测量技术带入了一个全新的层面，能在真实的流体立方体积内测量完整的体三维速度场。 会议安排2011年6月21日上午：理论培训及讨论：原理及系统构成介绍、系统各部件介绍与典型应用下午：硬件操作培训：LDV/PDPA（激光器安装及激光准直、分光器与耦合器安装、发散接收探头光斑重合度检验及校正、粒径测量探头安装）；PIV（激光器操作、相机操作与系统标定） 2011年6月22日上午：软件操作培训：LDV/PDPA（Flowsizer）、PIV（Insight3G）软件参数设置及基本操作下午：实验：加湿器喷雾及磁力搅拌器会议地点北京市蟹岛绿色生态农庄(蟹岛度假村)电话：010-84324910/12地点：北京市朝阳区蟹岛路1号(首都机场辅路中段南侧)签到时间：6月20日中午后交通：北京市内用户可乘641路公交车直达蟹岛度假村东门，或乘10号线地铁于三元桥倒641路到达；乘飞机到达的用户可从首都机场乘出租车直接前往机场辅路中段南侧蟹岛路1号的蟹岛度假村。

p　　2018年12月15日凌晨2点，上海市环境监测中心和中国电子科技集团第三十八研究所以及中国科学院大气物理研究所相关技术人员冒着零下8℃严寒，连续16小时作业一次性完成囊体充气和挂架合拢。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/78ecd249-9ec4-4fe3-a9f7-8bb18b1bf7f9.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "搭载气溶胶和气象在线监测仪器的/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　系留气球平台航拍图/span/pp　　中午12：00，第一根1000米大气污染物化学组分和气象参数垂直探空曲线出现在计算机屏幕上，标志着以大载荷系留气球垂直观测平台为核心的大边界层污染加强观测实验在河北省望都县全面启动。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/34942733-1811-4eff-99d9-c48b14d31c74.jpg" title="2.jpg" alt="2.jpg"//pp style="text-align: center "　span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　2018年12月15日600米、800米/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　存在污染物高空传输/span/pp　　本次大型联合实验为国家重点研发计划项目《陆地边界层大气污染垂直探测技术》的重点观测任务。该项目由中国科学院大气物理研究所胡非教授主持，参加单位有中国环境监测总站、上海市环境监测中心、深圳市环境监测中心、北京大学、中山大学、中国科学院合肥物质科学研究院、中国气象局北京城市气象研究所、南京大学和南京信息工程大学等九家单位。/pp　　本次投入实验的大型系留气球长32米，体积为1900立方米，有效载荷220公斤，升空高度可达1200米，是目前国内唯一的一个民用大载荷大气污染观测平台，艇上载有常规“六要素”二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、PM2.5、总挥发性有机物，以及气溶胶质谱、粒径谱、黑炭和颗粒物计数等气溶胶化学组分实时观测仪器，同时还搭载有风速、风向，温度、湿度、气压、三维湍流脉动风速脉动温度等气象要素观测仪器。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/e5ea6ca2-52fb-4292-8f96-3f259f7254e8.jpg" title="3.jpg" alt="3.jpg"//pp　　2018年12月15日气溶胶化学组分垂直分布图，仪器：ACSM，表明近地面燃煤和生物质气溶胶排放的有机颗粒物和硫酸盐、黑炭贡献显著，硝酸盐则高空传输和地面累积同步存在。/pp　　自2012年以来，在上海市环境监测中心的带领下，由华东理工大学、南京大学、中国电子科技集团第38所和上海民防办等五家单位组成的科研团队联合科技攻关，历经坎坷，最终将2010年上海世博会科技创新成果——安防气球系统改造为适用于大气环境科学研究的垂直观测平台，成为了一个悬置在边界层空域中的高空大气“超级站”。该系统于2013年、2015年、2016年5月、2017年和2018年在上海先后完成了3次冬季气溶胶污染和2次夏季臭氧污染垂直观测试验研究。团队连续攻克了高空与地面不间断供电、数据实时传输、高稳定度在线大气观测挂架设计、大气污染物和气象多维度数据同步集成、倒挂式颗粒物采样气路设计等多重技术难关，逐步探索和形成了一套以数值模型预报为指导、地基观测设备实时配套的近低空大气垂直科学观测方案，成功实现了在边界层高度的大气污染物的定点定时观测，弥补了在大气边界层高度长时间连续稳定观测的空白，为我国区域复合型大气污染成因和传输影响研究提供了一个全新的高空观测技术手段。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/beaa86ea-1fa0-4c38-8aba-6abc20d6f5bc.jpg" title="4.jpg" alt="4.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "2018年12月19日张远航院士一行赴/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　系留气球观测现场指导观测实验/span/pp　　本次在京津冀地区开展的规模较大的多平台、多要素大气边界层综合观测试验，是上海市环境监测中心首次将该系统成功移植到京津冀地区，将获得冬季重污染期间点面结合、三维立体的大气污染垂直分布信息。系留气球垂直观测平台所获得的宝贵的第一手高空边界层内的污染物和气象参数的原位观测资料，将为不同大气污染探测设备的对比校验、数据质量控制、数据融合和归一化、标准化研究，以及大气污染模式的发展提供帮助。该实验和科学装备引发了大气科学研究界的高度关注，12月19日，张远航院士、柴发合教授等一行专家专程赶赴望都实验现场指导，听取课题负责人霍俊涛工程师关于气球垂直观测系统的详细介绍，并充分肯定了该科学观测系统对我国大气科学研究的重大意义。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/47627da1-cdd9-4dbc-934a-3a9c1ef71aa5.jpg" title="5.jpg" alt="5.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "2018年12月19日气球观测课题负责人/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　上海市环境监测中心霍俊涛工程师/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　向张远航院士一行介绍气球垂直/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　观测系统/span/pp　　“仓庚于飞，熠耀其羽”，大载荷系留气球大气和气象垂直观测平台的成功研发和稳定运行，为大气预测预报、污染预警和雾霾治理提供了一把新的解密钥匙，是我国大气环境科学研究大装备的又一重要标志性成果。上海市环境监测中心的技术人员们，不畏艰辛，攻坚克难，为保障祖国的绿水蓝天、建设生态家园贡献自己的力量!/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/df473542-22bc-4ac7-91d1-cd24bd365562.jpg" title="6.jpg" alt="6.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "2018年12月15日凌晨(零下8摄氏度)/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　上海市环境监测中心技术人员在/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　现场调试仪器/span/p

单层石墨烯(SLG)因为其近弹道输运和高迁移率等独特性质以及在纳米电子和光电子器件方面所具有的潜在应用而受到了广泛的研究和关注。每个SLG样品都存在边界，且SLG与边界相关的物理性质强烈地依赖于其边界的取向。在本征SLG边界的拉曼光谱中能观察到一阶声子模-D模，而在远离边界的位置却观察不到。研究发现边界对D模的贡献存在一临界距离hc，约为3.5纳米。但D模的倍频模-2D模在本征SLG边界和远离边界处都能被观察到。因此，D模成为研究SLG的晶畴边界、边界取向和双共振拉曼散射过程的有力光谱手段。　　SLG具有两种基本的边界取向：&ldquo 扶手椅&rdquo 型和&ldquo 之&rdquo 字型。与SLG不同，多层石墨烯(MLG)中每一石墨烯层都具有各自的边界以及相应的边界取向。对于实际的MLG样品，其相邻两石墨烯层的边界都存在一个对齐距离h。h可以长到数微米以上，也可短到只有几个纳米的尺度。当MLG的所有相邻两石墨烯层的h等于0时，我们称之为MLG的完美边界情况。MLG边界复杂的堆垛方式以及存在不同h和取向可显著影响其边界的输运性质、纳米带的电子结构和边界局域态的自旋极化等性质。尽管SLG边界的拉曼光谱已经被系统地研究，但由于MLG边界复杂的堆垛方式，学界对其拉曼光谱的研究还非常少。　　最近，中国科学院半导体研究所博士生张昕、厉巧巧和研究员谭平恒等人，对MLG边界的拉曼散射进行了系统研究。他们首先对MLG边界进行了归类，发现N层石墨烯(NLG)的基本边界类型为NLGjE，即具有完美边界的jLG置于(N-j) LG上。因此，双层石墨烯(BLG)的边界情况可分为BLG1E+SLG1E和BLG2E两种情况。研究发现：(1)NLG1E边界与具有缺陷结构的NLG的D模峰形相似，其2D模则为NLG和(N-1)LG的2D模的叠加。(2)在激光斑所覆盖区域的多层石墨烯边界附近，相应层数石墨烯的2D模强度与其面积成正比，而相应的D模强度则与在临界距离内的对齐距离(如果hhc)以及边界长度有关。（3）对于BLG1E附近的2D模，随着h从亚微米尺度逐步减少到0时，来自SLG部分的强度从极大值逐步减小至0，而来自BLG部分的强度则保持不变。对于BLG1E附近的D模，随着h从亚微米尺度逐步减少到0时，来自SLG部分的强度先从0增加到极大值，一旦hhc时，该强度再逐渐减小到0，而来自BLG1E部分的强度先保持常数不变，一旦hhc时，再逐渐增加到该常数的2倍。（4）通过BLG边界处2D模的线型和强度，在双层石墨烯边界中成功地鉴别出h为48nm的情况；通过BLG边界处D模的线型和强度，甚至能鉴别出h小于3.5nm的情况。这些尺寸已经远超出了激光斑点的衍射极限，是一般表征手段无法达到的。该系列研究工作近期发表于Nanoscale 6, 7519-7525(2014)和Carbon 85, 221-224(2015)。　　这些重要发现为多层石墨烯边界的进一步系统研究奠定了基础，同时为其他二维材料的边界研究提供了参考。该工作得到了国家自然科学基金的支持。　　文章链接：1 2　　双层石墨烯(BLG)边界的对齐距离从亚微米逐步减少到0的拉曼光谱

发动机研发中的流场微分研究视频演示的实验结果是北京欧兰科技发展有限公司代理的德国LaVision公司和奥地利AVL Tippelmann公司合作完成的(AVL Tippelmann 和 LaVision) 在一个研究型光学发动机上进行了滚流和湍流（或扭转流）现象的观测研究。透明的光学气缸安装在一个真实发动机气缸顶上。空气被抽走。测量的目标对象是气缸顶（像一个流动的盒子）安装在透明光学气缸体的顶部。其直径和发动机的缸内径相同。流动的PIV测试系统由LaVision公司提供.LaVision提供了一个附加的软件模块通过累计扭矩，刚性体的旋转等来计算滚流和湍流数.同时软件还具有生成体积流和滚流角的功能。对于滚流/湍流数计算所需要的像发动机缸径和发动机冲程等参数可以从一个遥控计算机输入，也可以手动输入。LaVision的全套系统都可以通过一个遥控计算机来完成全部的控制和分析操作。执行从启动实验记录，到速度场矢量计算直至生成滚流和湍流数。

9月28日，中国人民银行宣布为贯彻落实国务院常务会议关于支持经济社会发展薄弱领域设备更新改造的决策部署，设立了2000亿元以上设备更新改造专项再贷款，政策面向教育、实训基地、节能降碳改造升级、新型基础设施等十大领域。四方光电股份有限公司（688665.SH）旗下全资子公司湖北锐意自控系统有限公司（以下简称“湖北锐意”）是一家专业提供气体成分及流量测量方案的高新技术企业，基于四方光电核心气体传感技术平台的优势，开发了系列非分光红外（NDIR）、非分光紫外（NDUV）、紫外差分吸收光谱（UV-DOAS）、激光拉曼（LRD）、超声波（Ultrasonic）、热导（TCD）、光散射探测（LSD）等技术原理的气体成分流量仪器仪表，产品广泛应用于环境监测、冶金、煤化工、生物质能源等各个行业。湖北锐意针对国家政策以及当前研究热点问题，选择碳通量气体检测、发动机排放检测及燃气热值分析三个重点方向，推荐以下行业解决方案。一、碳通量气体检测解决方案实现“碳达峰”“碳中和”是国家做出的重大战略决策。通过监测数据可以预测未来的气候变化趋势和评价生态系统碳循环对全球变化的响应与适应特征，为“双碳”目标的达成提供参考数据，为现代地球系统科学、生态与环境科学关注的重大科学问题提供研究依据。碳通量在线监测网络主要包含土壤温室气体通量测量和大气环境涡度协方差测量系统两种方法。湖北锐意依托气体分析传感器平台优势，分别开发了土壤碳通量分析仪与大气环境涡度协方差测量系统。（一）土壤碳通量分析仪土壤生态系统中的碳元素主要是通过土壤呼吸来实现碳循环，对土壤呼吸过程中CO2释放量的准确监测是评价生态系统中碳汇过程的关键。通量测定法是最为常用的测定方法，即直接测定土壤和大气间的CO2交换量，也是评价土壤生态系统碳循环过程的关键。国家正在积极推动“双碳”政策，碳监测为碳计量提供准确的基础数据。垃圾填埋场、污水处理厂和煤矿等区域的无组织碳排放是碳监测的难点之一。土壤碳通量分析仪利用非分光红外气体分析技术（NDIR）测量CO2浓度、可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）测量CH4、N2O浓度。仪器外形小巧便携，方便获取多个不同点位的数据，完成不同空间与高度限值的测量要求，支持长期、连续、准确的测量。主要应用于土壤碳通量监测、森林碳通量监测、温室气体排放监测、空气质量监测、城市污染气体排放监测、固定污染源排放监测；高校关于环境科学、农业学与林业学相关研究等。（据测量场景不同可选配多款型号气体测量室）土壤碳通量分析仪技术参数（二）大气环境涡度协方差测量系统涡度协方差（又称涡动相关法）技术是测量和计算大气边界层内垂直湍流通量的重要大气测量技术。大气环境涡度协方差测量系统结合多款气体分析仪与超声风速仪，模块化设计，外形小巧，安装灵活。相互无干扰，专为高空监测而设计。通过对微气象中的三维风速与气体浓度进行精确测量，完成对生态系统与大气之前湍流交换的监测，即时收集流动畸变数据。适用于边界层气象研究、生态系统温室气体含量监测、野外大气监测、碳水循环研究、空气通量研究、遥感数据验证等。图左：开路式（CO2/H2O）气体分析仪图中：开路式（CH4）气体分析仪图右：三维超声风速仪大气环境涡度协方差测量系统技术参数二、发动机排放检测解决方案内燃机工业是我国重要基础产业，也是节能减排的重点领域。近年来，我国已经颁布和实施了GB 18352.6-2016（轻型车国六）、GB 17691-2018（重型车国六）和GB 20891-2014的2020年修改单（非道路移动机械国四）等移动源新生产车排放法规以及GB 18285-2018（汽油车）、GB 3847-2018（柴油车）和GB 36886-2018（非道路移动机械）等在用车排放法规。其中引领内燃机行业技术发展的是新生产车排放法规，该法规体系中要求的高精度发动机排放检测设备，主要包括全流稀释排放测试系统和便携式排放测试系统，目前都是主要依赖国外进口产品。由于设备构成十分复杂且涉及多项高精度测量技术，进口设备往往十分昂贵，全流稀释排放测试系统单套价格通常会达到数百万元甚至是千万元以上，便携式排放测试系统单套价格也通常会达到百万元以上。进口设备不仅价格贵，还存在供货周期长、使用成本高等问题，显然不能完全满足我国作为内燃机产销第一大国的实际需求。湖北锐意依托气体成分流量仪器仪表研发平台基础优势，结合近20年发动机排放分析仪研发经验，吸收国际先进应用经验，对关键技术进行攻关突破，战略性加大投入，成功研发了全流稀释排放测试系统、便携式排放测试系统以及非常规气体分析仪等全系列产品，具有技术先进、功能齐全、测量准确、性能稳定、兼容性强和高效服务等特点，可满足科研机构、制造企业和检测机构等国内外用户的各种应用需求。（一）全流稀释排放测试系统基于全流稀释排放测试系统的实验室标准工况排放测试是我国移动源排放法规体系中被广泛采用的标准方法，湖北锐意针对性开发了Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）及其配套的Gasboard-9801发动机排放测试系统。Gasboard-9801发动机排放测试系统结合高精度氢火焰离子化检测技术（HFID）、紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）、非分光红外技术（NDIR）、长寿命电化学传感器技术（ECD）与凝结核粒子计数技术（CPC），同时测量发动机排气中THC、NOx、CO、CO2、O2等气体体积浓度及颗粒物数量浓度，其超低量程同时具备准确性高和响应速度快的特点，完全满足排放法规技术要求以及实际应用需求。Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）具有功能齐全、准确性高和自动化程度高等特点，适用于轻型车、重型车和非道路移动机械等各种移动源国家排放法规，可满足各种工况下不同排量和不同燃料类型内燃机的法规排放测试试验需求。目前，湖北锐意的全流稀释排放测试系统设备已经逐步成功应用于科研机构、发动机制造企业、轻型汽车制造企业、摩托车制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9801发动机排放测试系统技术参数应用案例1、 武汉某知名高校醇氢发动机排放测试研究项目2、 常州某大型发动机制造企业实验室排放气体检测项目（二）便携式排放测试系统基于便携式排放测试系统的实际工况车载排放测试是一种更能反映移动源真实排放水平的排放测试方法，已经被我国轻型车、重型车和非道路移动机械排放法规引入作为标准方法的重要补充，正在法规检测和市场监督抽查等应用场景中发挥越来越重要的作用。湖北锐意针对性开发了符合法规要求的Gasboard-9805便携式排放测试系统（PEMS）。该系统采用全自主的核心传感器分析技术，可实现排放物CO、CO2、NO、NO2、THC和PN浓度测量，以及排气流量、GPS数据、环境温湿度、大气压力的测量，并具备测试过程引导、自动计算排放总量、导出测试报告等功能。依托自主搭建的排气质量流量标定系统和颗粒物PN分析仪标定系统等关键标定平台，为便携式排放测试系统的溯源标定和质量检验提供了保障。目前，湖北锐意便携式排放测试系统已经成功应用于科研机构、机动车和非道路移动机械制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9805便携式排放测试系统技术参数应用案例1、浙江某大型农用机械制造企业车载排放测试项目（三）非常规气体分析仪发动机尾气中NH3和N2O等非常规气体污染物排放已经成为当前国际研究热点和排放法规检测项目。湖北锐意分别采用高温紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）和可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）成功开发了发动机原排直采NH3分析仪和N2O分析仪，已应用于新能源发动机研发工作。NH3和N2O分析仪技术参数（四）在用车排放检测系统湖北锐意基于双光束红外（NDIR）、微流红外（NDIR）、非分光紫外（UV-DOAS）等核心气体传感技术，自主研发了包括气体传感器平台、尾气分析仪、透射式烟度计、振动式发动机转速表的在用车排放检测整体解决方案。产品具有高精度、稳定性好，抗干扰能力强等特点，满足： GB 18285-2018，GB 3847-2018，GB 7258-2017，GB 7258-2017，GB 20891-2014等国标以及JJF 1375，JJG 688-2017，HJ 1014-2020等技术要求。产品广泛应用于机动车检测机构、汽车制造厂、汽车修理厂、科研机构、环保执法部门等。三、燃气热值分析解决方案天然气、沼气以及工业生产中可燃气体的高效利用对节能减排具有十分重要的意义。准确测量可燃气体成分及热值并自动优化控制燃烧过程是提高燃烧效率和控制排放污染的重要途经。天然气等碳氢燃料的气体成分分析主要依赖气相色谱法，但该方法的响应时间达90s以上，往往不能满足大多数场合的实时控制应用需求。湖北锐意在气体分析传感器平台优势基础上吸收国际先进的产品设计理念和应用经验，并结合国内应用需求，自主研发了以光谱吸收技术原理为主的一系列气体成分及热值在线测量设备，具有精度高、响应快、功能齐全等特点，可满足石油天然气、沼气、污水气体系统、垃圾填埋、玻璃陶瓷、化工、电厂和内燃机等领域应用。（一）激光拉曼光谱气体分析仪激光拉曼光谱法可以使用一个激光光源同时探测除惰性气体之外的所有气体分子，是一种非常有潜力的过程气体成分在线监测技术。但激光拉曼光谱法的特征信号较弱，一定程度上限制了该技术在气体检测领域的广泛应用。2012年四方光电牵头承担 “激光拉曼光谱气体分析仪的研发与应用”国家重大科学仪器设备开发专项，解决了检测信号弱等诸多难题，成功开发了LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪。设备融合10项授权发明专利，通过对仪器的发生装置、收集装置、探测装置等核心硬件进行激光功率增加、气体压力提高、作用光程增长、散射光大范围收集等技术创新，以及采用基于Ar基底自动扣除、基于标定气体干扰自动修正等激光拉曼特有的软件算法，消除环境温度、压力、干扰气体等对被测气体的影响，实现了对低密度过程气体的高精度监测，已广泛应用于天然气、乙烯裂解气、生物质燃气、变压器油溶解气、煤化工等各大领域。在热值监测领域，激光拉曼光谱技术具有突出优势。以往旧式热值仪往往只能监测总碳氢化合物的热值总量且易受水分影响，而湖北锐意激光拉曼光谱气体分析仪可以分别监测显示各组分热值，采用的特征指纹谱技术具有极强的抗干扰能力。在气体监测领域可取代气相色谱（GC）与质谱（MS）：LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪技术参数LRGA-3100激光拉曼光谱气体分析仪技术参数应用案例1、武汉某大型轧钢厂加热炉热值监测项目2、 非洲某大型天然气开采监测项目（二）煤气分析仪（便携型）湖北锐意煤气分析仪可同时监测8种气体浓度并自动计算显示煤气/天然气热值，且多组分同时测量无交叉干扰。据以往用户使用案例的监测结果统计来看，湖北锐意煤气分析仪在热值监测方面平均为用户节省约10%的燃烧热能，此数据反应到庞大的工业产量基数上，为用户企业节省了十分可观的燃料成本。湖北锐意红外气体分析技术包含公司授权专利12项。其中消除交叉气体干扰技术集成非分光红外气体传感器（针对CO、CO2、CH4和CnHm检测）、热导H2传感器以及电化学O2传感器，并通过软件进行修正得到准确的八组分浓度数据并计算热值。基于该技术开发的煤气分析仪能够与昂贵的在线气相色谱仪作用相当，省却了载气等长期耗材，并具备热值分析功能。主要应用于煤化工、钢铁冶金等领域的煤气成分及热值测量、高校科研院所的气体取样分析以及新能源行业的气体成分测量等。Gasboard-3100P煤气分析仪技术参数应用案例1、抚顺某石油化工研究院生物质原料热解实验室检测项目（三）便携红外天然气热值分析仪天然气作为一种新型清洁燃料也是一种混合气体，不同气源生产的天然气组分会有所不同，在天然气用作燃料时，因组分不同导致其热值出现差异。目前无论是工业还是民用，都对天然气具有依赖性。对燃烧过程中气体浓度及热值的连续监测，可精确了解天然气的燃烧效率，对于降低企业生产成本、改善大气环境、实现可持续经济发展等具有积极作用。湖北锐意便携式红外天然气热值分析仪可同时测量多种气体浓度，并自动计算天然气热值，可取代燃烧法热值仪。相较于适用于高校与职业院校教学科研/实验实训、燃气具生产企业、燃气计量检测部门、节能监测部门、环保和配气等行业、天然气公司、液化气厂、液化气站等。Gasboard-3110P便携式红外天然气热值分析仪技术参数

9月28日，中国人民银行宣布为贯彻落实国务院常务会议关于支持经济社会发展薄弱领域设备更新改造的决策部署，设立了2000亿元以上设备更新改造专项再贷款，政策面向教育、实训基地、节能降碳改造升级、新型基础设施等十大领域。四方光电股份有限公司（688665.SH）旗下全资子公司湖北锐意自控系统有限公司（以下简称“湖北锐意”）是一家专业提供气体成分及流量测量方案的高新技术企业，基于四方光电核心气体传感技术平台的优势，开发了系列非分光红外（NDIR）、非分光紫外（NDUV）、紫外差分吸收光谱（UV-DOAS）、激光拉曼（LRD）、超声波（Ultrasonic）、热导（TCD）、光散射探测（LSD）等技术原理的气体成分流量仪器仪表，产品广泛应用于环境监测、冶金、煤化工、生物质能源等各个行业。湖北锐意针对国家政策以及当前研究热点问题，选择碳通量气体检测、发动机排放检测及燃气热值分析三个重点方向，推荐以下行业解决方案。一、碳通量气体检测解决方案实现“碳达峰”“碳中和”是国家做出的重大战略决策。通过监测数据可以预测未来的气候变化趋势和评价生态系统碳循环对全球变化的响应与适应特征，为“双碳”目标的达成提供参考数据，为现代地球系统科学、生态与环境科学关注的重大科学问题提供研究依据。碳通量在线监测网络主要包含土壤温室气体通量测量和大气环境涡度协方差测量系统两种方法。湖北锐意依托气体分析传感器平台优势，分别开发了土壤碳通量分析仪与大气环境涡度协方差测量系统。（一）土壤碳通量分析仪土壤生态系统中的碳元素主要是通过土壤呼吸来实现碳循环，对土壤呼吸过程中CO2释放量的准确监测是评价生态系统中碳汇过程的关键。通量测定法是最为常用的测定方法，即直接测定土壤和大气间的CO2交换量，也是评价土壤生态系统碳循环过程的关键。国家正在积极推动“双碳”政策，碳监测为碳计量提供准确的基础数据。垃圾填埋场、污水处理厂和煤矿等区域的无组织碳排放是碳监测的难点之一。土壤碳通量分析仪利用非分光红外气体分析技术（NDIR）测量CO2浓度、可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）测量CH4、N2O浓度。仪器外形小巧便携，方便获取多个不同点位的数据，完成不同空间与高度限值的测量要求，支持长期、连续、准确的测量。主要应用于土壤碳通量监测、森林碳通量监测、温室气体排放监测、空气质量监测、城市污染气体排放监测、固定污染源排放监测；高校关于环境科学、农业学与林业学相关研究等。（据测量场景不同可选配多款型号气体测量室）土壤碳通量分析仪技术参数（二）大气环境涡度协方差测量系统涡度协方差（又称涡动相关法）技术是测量和计算大气边界层内垂直湍流通量的重要大气测量技术。大气环境涡度协方差测量系统结合多款气体分析仪与超声风速仪，模块化设计，外形小巧，安装灵活。相互无干扰，专为高空监测而设计。通过对微气象中的三维风速与气体浓度进行精确测量，完成对生态系统与大气之前湍流交换的监测，即时收集流动畸变数据。适用于边界层气象研究、生态系统温室气体含量监测、野外大气监测、碳水循环研究、空气通量研究、遥感数据验证等。图左：开路式（CO2/H2O）气体分析仪图中：开路式（CH4）气体分析仪图右：三维超声风速仪大气环境涡度协方差测量系统技术参数二、发动机排放检测解决方案内燃机工业是我国重要基础产业，也是节能减排的重点领域。近年来，我国已经颁布和实施了GB 18352.6-2016（轻型车国六）、GB 17691-2018（重型车国六）和GB 20891-2014的2020年修改单（非道路移动机械国四）等移动源新生产车排放法规以及GB 18285-2018（汽油车）、GB 3847-2018（柴油车）和GB 36886-2018（非道路移动机械）等在用车排放法规。其中引领内燃机行业技术发展的是新生产车排放法规，该法规体系中要求的高精度发动机排放检测设备，主要包括全流稀释排放测试系统和便携式排放测试系统，目前都是主要依赖国外进口产品。由于设备构成十分复杂且涉及多项高精度测量技术，进口设备往往十分昂贵，全流稀释排放测试系统单套价格通常会达到数百万元甚至是千万元以上，便携式排放测试系统单套价格也通常会达到百万元以上。进口设备不仅价格贵，还存在供货周期长、使用成本高等问题，显然不能完全满足我国作为内燃机产销第一大国的实际需求。湖北锐意依托气体成分流量仪器仪表研发平台基础优势，结合近20年发动机排放分析仪研发经验，吸收国际先进应用经验，对关键技术进行攻关突破，战略性加大投入，成功研发了全流稀释排放测试系统、便携式排放测试系统以及非常规气体分析仪等全系列产品，具有技术先进、功能齐全、测量准确、性能稳定、兼容性强和高效服务等特点，可满足科研机构、制造企业和检测机构等国内外用户的各种应用需求。（一）全流稀释排放测试系统基于全流稀释排放测试系统的实验室标准工况排放测试是我国移动源排放法规体系中被广泛采用的标准方法，湖北锐意针对性开发了Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）及其配套的Gasboard-9801发动机排放测试系统。Gasboard-9801发动机排放测试系统结合高精度氢火焰离子化检测技术（HFID）、紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）、非分光红外技术（NDIR）、长寿命电化学传感器技术（ECD）与凝结核粒子计数技术（CPC），同时测量发动机排气中THC、NOx、CO、CO2、O2等气体体积浓度及颗粒物数量浓度，其超低量程同时具备准确性高和响应速度快的特点，完全满足排放法规技术要求以及实际应用需求。Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）具有功能齐全、准确性高和自动化程度高等特点，适用于轻型车、重型车和非道路移动机械等各种移动源国家排放法规，可满足各种工况下不同排量和不同燃料类型内燃机的法规排放测试试验需求。目前，湖北锐意的全流稀释排放测试系统设备已经逐步成功应用于科研机构、发动机制造企业、轻型汽车制造企业、摩托车制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9801发动机排放测试系统技术参数应用案例1、 武汉某知名高校醇氢发动机排放测试研究项目2、 常州某大型发动机制造企业实验室排放气体检测项目（二）便携式排放测试系统基于便携式排放测试系统的实际工况车载排放测试是一种更能反映移动源真实排放水平的排放测试方法，已经被我国轻型车、重型车和非道路移动机械排放法规引入作为标准方法的重要补充，正在法规检测和市场监督抽查等应用场景中发挥越来越重要的作用。湖北锐意针对性开发了符合法规要求的Gasboard-9805便携式排放测试系统（PEMS）。该系统采用全自主的核心传感器分析技术，可实现排放物CO、CO2、NO、NO2、THC和PN浓度测量，以及排气流量、GPS数据、环境温湿度、大气压力的测量，并具备测试过程引导、自动计算排放总量、导出测试报告等功能。依托自主搭建的排气质量流量标定系统和颗粒物PN分析仪标定系统等关键标定平台，为便携式排放测试系统的溯源标定和质量检验提供了保障。目前，湖北锐意便携式排放测试系统已经成功应用于科研机构、机动车和非道路移动机械制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9805便携式排放测试系统技术参数应用案例1、浙江某大型农用机械制造企业车载排放测试项目（三）非常规气体分析仪发动机尾气中NH3和N2O等非常规气体污染物排放已经成为当前国际研究热点和排放法规检测项目。湖北锐意分别采用高温紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）和可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）成功开发了发动机原排直采NH3分析仪和N2O分析仪，已应用于新能源发动机研发工作。NH3和N2O分析仪技术参数（四）在用车排放检测系统湖北锐意基于双光束红外（NDIR）、微流红外（NDIR）、非分光紫外（UV-DOAS）等核心气体传感技术，自主研发了包括气体传感器平台、尾气分析仪、透射式烟度计、振动式发动机转速表的在用车排放检测整体解决方案。产品具有高精度、稳定性好，抗干扰能力强等特点，满足： GB 18285-2018，GB 3847-2018，GB 7258-2017，GB 7258-2017，GB 20891-2014等国标以及JJF 1375，JJG 688-2017，HJ 1014-2020等技术要求。产品广泛应用于机动车检测机构、汽车制造厂、汽车修理厂、科研机构、环保执法部门等。三、燃气热值分析解决方案天然气、沼气以及工业生产中可燃气体的高效利用对节能减排具有十分重要的意义。准确测量可燃气体成分及热值并自动优化控制燃烧过程是提高燃烧效率和控制排放污染的重要途经。天然气等碳氢燃料的气体成分分析主要依赖气相色谱法，但该方法的响应时间达90s以上，往往不能满足大多数场合的实时控制应用需求。湖北锐意在气体分析传感器平台优势基础上吸收国际先进的产品设计理念和应用经验，并结合国内应用需求，自主研发了以光谱吸收技术原理为主的一系列气体成分及热值在线测量设备，具有精度高、响应快、功能齐全等特点，可满足石油天然气、沼气、污水气体系统、垃圾填埋、玻璃陶瓷、化工、电厂和内燃机等领域应用。（一）激光拉曼光谱气体分析仪激光拉曼光谱法可以使用一个激光光源同时探测除惰性气体之外的所有气体分子，是一种非常有潜力的过程气体成分在线监测技术。但激光拉曼光谱法的特征信号较弱，一定程度上限制了该技术在气体检测领域的广泛应用。2012年四方光电牵头承担 “激光拉曼光谱气体分析仪的研发与应用”国家重大科学仪器设备开发专项，解决了检测信号弱等诸多难题，成功开发了LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪。设备融合10项授权发明专利，通过对仪器的发生装置、收集装置、探测装置等核心硬件进行激光功率增加、气体压力提高、作用光程增长、散射光大范围收集等技术创新，以及采用基于Ar基底自动扣除、基于标定气体干扰自动修正等激光拉曼特有的软件算法，消除环境温度、压力、干扰气体等对被测气体的影响，实现了对低密度过程气体的高精度监测，已广泛应用于天然气、乙烯裂解气、生物质燃气、变压器油溶解气、煤化工等各大领域。在热值监测领域，激光拉曼光谱技术具有突出优势。以往旧式热值仪往往只能监测总碳氢化合物的热值总量且易受水分影响，而湖北锐意激光拉曼光谱气体分析仪可以分别监测显示各组分热值，采用的特征指纹谱技术具有极强的抗干扰能力。在气体监测领域可取代气相色谱（GC）与质谱（MS）：LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪技术参数LRGA-3100激光拉曼光谱气体分析仪技术参数应用案例1、武汉某大型轧钢厂加热炉热值监测项目2、 非洲某大型天然气开采监测项目（二）煤气分析仪（便携型）湖北锐意煤气分析仪可同时监测8种气体浓度并自动计算显示煤气/天然气热值，且多组分同时测量无交叉干扰。据以往用户使用案例的监测结果统计来看，湖北锐意煤气分析仪在热值监测方面平均为用户节省约10%的燃烧热能，此数据反应到庞大的工业产量基数上，为用户企业节省了十分可观的燃料成本。湖北锐意红外气体分析技术包含公司授权专利12项。其中消除交叉气体干扰技术集成非分光红外气体传感器（针对CO、CO2、CH4和CnHm检测）、热导H2传感器以及电化学O2传感器，并通过软件进行修正得到准确的八组分浓度数据并计算热值。基于该技术开发的煤气分析仪能够与昂贵的在线气相色谱仪作用相当，省却了载气等长期耗材，并具备热值分析功能。主要应用于煤化工、钢铁冶金等领域的煤气成分及热值测量、高校科研院所的气体取样分析以及新能源行业的气体成分测量等。Gasboard-3100P煤气分析仪技术参数应用案例1、抚顺某石油化工研究院生物质原料热解实验室检测项目（三）便携红外天然气热值分析仪天然气作为一种新型清洁燃料也是一种混合气体，不同气源生产的天然气组分会有所不同，在天然气用作燃料时，因组分不同导致其热值出现差异。目前无论是工业还是民用，都对天然气具有依赖性。对燃烧过程中气体浓度及热值的连续监测，可精确了解天然气的燃烧效率，对于降低企业生产成本、改善大气环境、实现可持续经济发展等具有积极作用。湖北锐意便携式红外天然气热值分析仪可同时测量多种气体浓度，并自动计算天然气热值，可取代燃烧法热值仪。相较于适用于高校与职业院校教学科研/实验实训、燃气具生产企业、燃气计量检测部门、节能监测部门、环保和配气等行业、天然气公司、液化气厂、液化气站等。Gasboard-3110P便携式红外天然气热值分析仪技术参数

2022年8月26日，由国家自然科学基金委员会（以下简称自然科学基金委）副主任谢心澄院士带队，化学科学部组织专家对拟资助的国家重大科研仪器制项目（部门推荐）“基于超高帧频激光诊断的高温高压湍流燃烧研究装置”进行了现场考察，该项目由上海交通大学齐飞教授牵头负责。自然科学基金委化学科学部和计划与政策局相关工作人员，项目推荐部门教育部、依托单位上海交通大学及合作单位相关领导和项目组成员出席。 谢心澄副主任指出，专家组要对项目全面考察、严格把关，推动项目按期完成，项目依托单位和合作单位要为项目实施提供充分的政策支持和条件保障，期待通过本项目的实施，切实提升我国先进发动机燃烧研究的综合水平和国际地位。 化学科学部常务副主任杨俊林指出，原创仪器研制是产出创新科技成果的重要基础，科学仪器研制需要面向国家需求和科学前沿，以解决基础科学问题为目标，全面支撑我国科技原始创新能力的提升，为我国基础研究的发展提供强有力的手段和工具。同时，他强调了项目实施质量、建设条件保障和科技资源共享的重要性。 上海交通大学常务副校长丁奎岭院士代表依托单位感谢自然科学基金委对该项目的支持，强调上海交通大学将落实好依托单位责任，在各个方面全力支持和保障该项目的实施。 齐飞教授代表项目组汇报了项目的科学目标、研制方案、保障条件和研制基础，现场回复了专家组质询。随后，专家组实地考察了上海交通大学激光燃烧诊断实验室和拟建设的装置场地，并根据项目申请材料、负责人汇报和现场考察情况，提出了考察意见和项目实施建议，形成了考察报告，圆满完成了考察任务。

教育部科技司、工业和信息化部科技司、中国科学院计划财务局、中国地震局人事教育和科技司、中国气象局科技与气候变化司、国家海洋局海洋科学技术司、四川省科技厅、陕西省科技厅：　　根据《国家重点实验室建设与运行管理办法》和《国家重点实验室评估规则》的精神，2010年将对数理领域和地球科学领域的国家重点实验室进行评估，现将有关事项通知如下：　　1. 2010年数理领域和地球科学领域实验室评估的具体工作委托国家自然科学基金委员会承担。　　2.参加2010年评估的数理领域国家重点实验室11个，地球科学领域的国家重点实验室37个，共48个(见附件)。　　请按照《国家重点实验室评估规则》认真组织依托单位和实验室做好评估准备工作。　　附件1：参加2010年度数理领域评估的国家重点实验室(11个)　　附件2：参加2010年度地球科学领域评估的国家重点实验室(37个)　　关于2010年度国家重点实验室评估工作的通知　　实验室评估申请书　　国家重点实验室现场评估的准备工作须知　　2010年国家重点实验室评估工作安排和要求　　科学技术部基础研究司　　二〇〇九年十月二十九日　　附件1：参加2010年度数理领域评估的国家重点实验室(11个)序号实验室名称依托单位主管部门1半导体超晶格国家重点实验室中国科学院半导体研究所中国科学院2波谱与原子分子物理国家重点实验室中国科学院武汉物理与数学研究所中国科学院3非线性力学国家重点实验室中国科学院力学研究所中国科学院4固体微结构物理国家重点实验室南京大学教育部5核物理与核技术国家重点实验室北京大学教育部6精密光谱科学与技术国家重点实验室华东师范大学教育部7科学与工程计算国家重点实验室中国科学院数学与系统科学研究院中国科学院8人工微结构和介观物理国家重点实验室北京大学教育部9声场声信息国家重点实验室中国科学院声学研究所中国科学院10湍流与复杂系统国家重点实验室北京大学教育部11应用表面物理国家重点实验室复旦大学教育部　　附件2：参加2010年度地球科学领域评估的国家重点实验室(37个)序号实验室名称依托单位主管部门1冰冻圈科学国家重点实验室中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院2测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉大学教育部3城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨工业大学工业和信息化部4城市与区域生态国家重点实验室中国科学院生态环境研究中心中国科学院5大陆动力学国家重点实验室西北大学陕西省6大气边界层物理与大气化学国家重点实验室中国科学院大气物理研究所中国科学院7大气科学及地球流体力学数值模拟国家重点实验室中国科学院大气物理研究所中国科学院8地表过程与资源生态国家重点实验室北京师范大学教育部9地震动力学国家重点实验室中国地震局地质研究所中国地震局10地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学教育部11地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都理工大学四川省12冻土工程国家重点实验室中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院13海洋地质国家重点实验室同济大学教育部14河口海岸学国家重点实验室华东师范大学教育部15湖泊与环境国家重点实验室中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院16环境地球化学国家重点实验室中国科学院地球化学研究所中国科学院17环境化学与生态毒理学国家重点实验室中国科学院生态环境研究中心中国科学院18环境模拟与污染控制国家重点实验室清华大学 中国科学院生态环境研究中心北京大学 北京师范大学教育部19黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室中国科学院水利部水土保持研究所中国科学院20黄土与第四纪地质国家重点实验室中国科学院地球环境研究所中国科学院21近海海洋环境科学国家重点实验室厦门大学教育部22空间天气学国家重点实验室中国科学院空间科学与应用研究中心中国科学院23矿床地球化学国家重点实验室中国科学院地球化学研究所中国科学院24煤炭资源与安全开采国家重点实验室中国矿业大学（北京、徐州）教育部25内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京大学教育部26土壤与农业可持续发展国家重点实验室中国科学院南京土壤研究所中国科学院27卫星海洋环境动力学国家重点实验室国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局28污染控制与资源化研究国家重点实验室同济大学 南京大学教育部29现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所中国科学院30岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院31遥感科学国家重点实验室中国科学院遥感应用研究所北京师范大学中国科学院32油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学成都理工大学四川省33油气资源与探测国家重点实验室中国石油大学（北京）教育部34有机地球化学国家重点实验室中国科学院广州地球化学研究所中国科学院35灾害天气国家重点实验室中国气象科学研究院中国气象局36植被与环境变化国家重点实验室中国科学院植物研究所中国科学院37资源与环境信息系统国家重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院

本篇论文解读由方雪坤研究团队的杜千娜同学撰写。杜千娜同学：浙江大学环境与资源学院2022级硕士研究生，主要研究方向温室气体HFCs排放反演与清单。第一作者：Fernando Iglesias-Suarez通讯作者：Alfonso Saiz-Lopez通讯单位：1Department of Atmospheric Chemistry and Climate, Institute of Physical Chemistry Rocasolano, CSIC, Madrid, Spain. 文章链接：https://doi.org/10.1038/s41558-019-0675-6论文发表时间：2020年1月研究亮点1.全球综合的、由卤素驱动的对流层O3柱损失在整个21世纪是恒定的(~13%)。2.卤素造成的对流层臭氧损失在目前和本世纪末都显示出明显的半球不对称性。3.预计卤素介导的臭氧损失最大(高达70%)发生在北半球污染地区(美国东部、欧洲和东亚)的地表附近。（注：以上为这位同学的论文解读，非论文原作者意思）研究不足（或未来研究）1.未来经济发展情况预测仍然有多种，目前对未来臭氧损失的估计仍旧依赖于未来经济预测，可能与事实有所偏离。2.未来天然卤素通量和分布的变化将由气候敏感性、未来人为排放和大气化学等因素综合决定。3.未来研究仍需对卤素化学加深了解。（注：以上为这位同学的论文解读，非论文原作者意思）全文概要反应性大气卤素破坏对流层臭氧(O3)。天然卤素的主要来源是海洋浮游植物和藻类的排放，以及海洋和对流层化学的非生物来源，但其通量在气候变暖下将如何变化，以及由此对O3产生的影响目前尚不清楚。本研究使用一个地球系统模型（共同体地球系统模型(CESM)）估计发现在当今气候中，天然卤素消耗了大约13%的对流层O3。尽管21世纪天然卤素的含量有所增加，但由于对流层O3损失的半球、区域和垂直异质性的补偿，这一比例保持稳定。这种卤素驱动的O3缓冲预计在污染和人口稠密的地区最大，对空气质量有重要影响。背景介绍对流层臭氧(O3)丰度受原位光化学、平流层内流和地表干沉积之间的平衡控制。O3的光化学破坏发生在整个对流层，主要是通过其光解和随后与水蒸气的反应以及与自由基的反应直接损失。对流层O3也会通过催化循环与活性卤素(Cl, Br, I)发生反应而被破坏，只有将对流层卤素化学考虑在内才能更准确地了解其变化。目前，卤素被估计将使全球对流层臭氧减少约10-20%，对地表臭氧有很大影响。生物源性短寿命卤代烃(VSL)，包括CHBr3、CH2Br2、CH3I和CH2ICl，是通过海洋生物如浮游植物、微藻和大型藻类的代谢自然排放出来的。这些卤素化合物的寿命不到6个月，是对流层中活性氯、溴和碘的重要来源。此外由于O3沉积到海洋中，随后海水碘化物氧化为次碘酸(HOI)和分子碘(I2)，并释放到大气中，海洋也是无机碘的非生物来源。在对流层中，活性溴和氯实际上是由VSL卤化碳的光氧化产生的。气候变化和社会经济发展已经改变了VSL卤化碳的自然通量(1979-2013增加约7%)和无机碘(1950-2010增加两倍)，并可能在21世纪持续。然而，天然卤素变化将如何影响臭氧和对流层化学以及气候仍然未知。结果讨论21世纪的天然卤素排放：在考虑的每种情况下，与目前相比VSL卤代烃排放量在21世纪末都要更大；全球海洋无机碘排放量在RCP 8.5之后增加了约20%，而在RCP 6.0和RCP 2.6期间分别减少了约10%和20%；到2100年，活性卤素浓度将增加约4-10%，在RCP 6.0下，溴驱动了这些变化，但由于碘碳(增加)和无机碘(减少)通量之间的相互作用，碘没有出现显著变化，溴和碘对RCP 8.5反应性卤素负荷变化的贡献相同。在RCP 2.6情景下，活性卤素浓度降低(~5%)。2000-2100年全球天然卤素的年度变化。a)短寿命卤代烃通量，b)无机碘排放，c)对流层天然反应性卤素浓度天然卤素对21世纪对流层臭氧的影响：图2显示了2000-2100年间全球对流层臭氧柱浓度的变化，上面和中间的图分别显示了对流层臭氧柱的绝对变化及其与活性卤素相关的损失。与目前相比，到本世纪中叶，卤素驱动的对流层O3柱损失增加，与RCP 6.0和RCP 8.5期间VSL卤碳排放量不断增加相一致。到2100年，在RCP 8.5条件下，活性卤素对对流层O3的影响保持相对不变，而在RCP 6.0条件下，预计会有较小的消耗。无论排放情景如何(下面的图)，预计全球卤素驱动的对流层O3柱损失在整个世纪几乎保持不变(~12.8±0.8%)。2000-2100年全球年度对流层臭氧柱时间序列与卤素化学有关的纬向平均对流层O3损失如图3a、b所示。O3质量的纬向平均损失约为~0.3DU(全球综合为3.9DU)，其中溴和碘分别贡献了约16%和80%。卤素介导的臭氧损失显示出明显的半球不对称性(目前在南半球更大)。在南半球温带地区，通过非均相激活进一步增强了平流层O3的消耗。O3相对损失呈现显著梯度，从对流层上层到下层，从北向南增加。RCP 6.0和RCP 8.5由天然卤素驱动的纬向平均对流层O3损失趋势如图3c,d所示。其模式是不均匀的，具有明显的半球和垂直梯度，尽管两种排放情景一致(仅强度不同)。反应性卤素造成的纬向平均对流层O3损失在本世纪，由反应性卤素驱动的臭氧相对损失在对流层中高层减弱(在250hPa时为10-20% 图4a)，这一特征在本世纪上半叶和下半叶的南半球高纬度地区被放大。此外，在300至850 hPa之间的热带自由对流层，到本世纪末，卤素造成的未来臭氧损失将减少，这表明该地区臭氧的命运将主要由其他驱动因素控制，包括光解作用以及与水蒸气和羟基自由基的反应(图3c、d和4b)。此外，臭氧损失呈现明显的半球不对称，与“更清洁”的南半球相比，污染更严重的北半球臭氧损失趋势更大。与目前相比，未来卤素介导的O3损失预计将增加10-35%(图4)，其中边界层内损失最大。从现在(1990-2009年)到本世纪末(2080-2099年)，由活性卤素引起的部分O3柱损失的垂直分辨变化图5显示了从现在到21世纪末近地表臭氧损失变化。在全球范围内，在RCP 6.0情景下，天然卤素引起的2000 - 2100年近地表O3损失变化(15.0±1.1%)大于RCP 8.5情景(3.1±0.7%)，但两者共同显示了臭氧损失的增加主要局限于温带地区，在中纬度地区(30°-60°N和30°-60°S)达到峰值(图5b、d)。现在(1990-2009年)到本世纪末(2080-2099年)卤素驱动的近地表臭氧损失变化预计到本世纪末，最大的臭氧损失将发生在受污染的大陆地区，而不是在遥远的海洋环境中，并具有明显的半球不对称性。特别是，在美国东部、欧洲和东亚地区，预计卤素驱动的O3损失大，分别为71.5±12.9%、30.8±4.2%和6.9±10.1%，RCP 6.0和RCP 8.5分别为48.2±12.6%、18.3±3.2%和23.2±10.9%。2000-2100年卤素驱动的近地表O3损失时间序列ReferenceIglesias-Suarez, F. et al. Natural halogens buffer tropospheric ozone in a changing climate. Nature Climate Change 10, 147-154 (2020).

仪器信息网讯 2020年 12月1日23时11分，嫦娥五号探测器稳稳软着陆在月球，落月过程中，中国科学院上海技术物理研究所研制的激光测距测速敏感器发挥着重要作用，该多普勒激光测速精度可达0.1米/秒，将三个方向的多普勒激光测速的结果反馈给导航系统，确保航天器着陆更平稳。据悉，这也是多普勒激光测速技术首次在太空导航上得到应用。嫦娥五号激光测距测速敏感器和激光三维成像敏感器激光多普勒测速是什么？激光多普勒测速仪发展史又是怎样？本期，我们邀请北京航天光新科技有限公司 CEO 杨开健分享激光多普勒测速技术发展及应用。杨开健 北京航天光新科技有限公司 创始人兼CEO 1.激光多普勒测速仪原理激光多普勒测速仪基于光学多普勒效应利用多普勒频移实现对物体线速度的非接触测量。多普勒效应(Doppler effect)主要内容为：当声源与接收器(或观察者)之间存在相对运动时，使得接收器(或观察者)收到的声音频率，和声源发出的声音频率不同(出现频差)的现象。接收器接收的频率和声源发出的声波频率之间的差值就叫多普勒频率，其大小同声源与接收器之间的相对运动速度的大小、方向有关。多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波。当然光波也具有多普勒效应。如图所示，激光多普勒测速仪出射的激光束入射到运动物体上，部分散射光仪器接收。由于仪器相对于物体有一定的运动速度，根据多普勒效应可知，仪器接收到散射光的频率与出射激光的频率不同，分别是和，这里指仪器出射激光的频率，指多普勒频率。多普勒频率与物体的运动速度有关，通过探测多普勒频率即可计算出物体的运动速度。激光多普勒测速仪原理示意图2.激光多普勒测速仪发展史——解决不同时代用户的需求痛点1964年Yeh和Commins首次观察水流中粒子的散射光频移，并证实了可利用激光多普勒频移技术来确定流动速度，Foreman和George，Golesfecion和Kreid，Pike，Huffaker等人进一步论述了多普勒技术原理、特点及其应用，使该项技术初步得以实用化，不仅可以测量液体流速，还可以测量气体的流速。70年代是激光多普勒技术发展最为活跃的一个时期，Durst和Whitelaw提出的集成光单元有了进一步的发展，使得该系统的光路结构更为紧凑。光束扩展、偏振分离、频率分离、光学移频等近代光学技术在激光多普勒技术中得到了广泛的应用，信号处理采用了计数处理、光子相关及其它一些方法使激光多普勒技术测量范围更广泛，它的精度高、线性度好、动态响应快、测量范围大、非接触测量等优点得到了长足的发展。1975年在丹麦首都哥本哈根举行的“激光多普勒测速国际讨论会”标志着这一技术的成熟。80年代，激光多普勒技术进入了实际应用的新阶段，它在无干扰的液体和气体测量中成为一种非常有用的工具。可应用于各种复杂流动的测试，如：湍流、剪切流、管道内流、分离流、边界层流等。随着大量实际工程、机械测试的需要，目前，固态表面的激光多普勒技术也越来越受到重视：A. E. Smart，C. J. Moore等把该项技术应用到航空发动机的研究上 清华大学利用激光多普勒技术分析磁头的运行姿态溯；美、德开始激光光栅多普勒测量的研究，由光栅衍射主极大光束形成的多普勒信号，具有信噪比高、抗干扰能力强等优点，可用于各种机械的振动测量，但使用时须将光栅和测量目标相连接，限制了它的适用范围；F. Durst和M. Zare提出了PDA(相位多普勒)技术；他们研究发现，球形粒子对两束相交光束散射，会在周围光场形成明暗相间的干涉条纹。当用两个探测器接收多普勒信号时，两路信号之间存在的相位差与粒子大小成呈线性关系。这一技术被广泛应用于粒子大小的测量中，目前也被用于折射率的测量中；天津大学进行将激光多普勒技术用于固体表面面内位移远距离测量研究。3.从应用有限到技术逐渐商品化激光多普勒技术虽被证明是一种非常有用的技术，但它的仪器化产品在过去相当一段时期内受气体激光器体积庞大、信号处理技术相对落后的限制，在机械工业和大型工程领域的实际应用比较有限。近年来，许多微光学元件己经商品化，激光二极管的应用也为实现仪器小型化提供了便利条件，微小透镜取代了传统的透镜。计算机和数字信号处理技术的结合增大了振动量测量和分析的实时性和自动化程度，信号时域波形分析法、函数分析法、调和分析法等技术的成熟大大提高了测量的准确性和实用性。特别是随着传感技术和信息技术的发展，产生了一些新的测量方法，将多传感数据实时综合处理及分析变为可能，信号处理过程实现了信息化和综合化。半导体技术使得信号处理器体积减小的同时可靠性得到大大增强。这些技术的涌现，使得激光多普勒技术向着小型化、数字化、多维化、实用化、商品化等方向发展。目前，世界上许多国家已经有成熟的激光多普勒测速产品，如美国、德国、英国、丹麦、瑞典、新加坡等。应用于工业测量领域的光路结构大部分是双光束差动结构，该结构具有易对准、接收口径大等优点。该技术已经可以在钢铁、有色金属的轧机生产线的在线测量，或者用在线缆、造纸、印刷等行业的生产线的速度测量和长度累计。补充：国内激光多普勒技术研究现状据公开资料表明，国内目前从事激光多普勒技术研究的单位越来越多，清华大学、中国科学技术大学、大连理工大学、电子科技大学、国防科技大学、中国科学院上海技术物理研究所等单位都展开了激光多普勒测速技术研究。本网根据相关资料整理如下：（图源网络公开整理）欢迎广大业内人士分享更多科学技术干货内容，请投稿至liuld@instrument.com.cn

发展环境气象业务是国家和省委、省政府加强大气、水污染防治的迫切要求，江苏作为全国率先基本实现现代化试点省，也在率先建设完善环境气象服务体系上痛下功夫。省气象探测中心金坛实验站作为省环境气象业务建设的重点规划之一，已建成一套涵盖了颗粒物、常规气体、气溶胶、垂直高度上分层温度、液态水含量观测的环境气象综合观测站点。在诸多的环境气象影响因子中，云层、气溶胶和边界层属于非常重要但又变化快的因素。气溶胶通过吸收和散射太阳辐射以及地球的长波辐射影响大气系统的辐射手指，从而影响局地、区域的环境气象变化；云层直接影响大气辐射平衡，从而影响的气象变化；有效地确定边界层高度和准确的监测其变化过程，对空气污染的扩散、传输模式以及污染物预报模式都有十分重要的意义。利用激光雷达技术对云层、气溶胶和边界层的监测在探测高度、垂直跨度、时间和空间分辨率、测量精度等方面有全面的优势，是其他手段所无法比拟的。省气象探测中心金坛实验站所选用的大气颗粒物监测激光雷达由无锡中科光电技术有限公司提供，代表了国内气溶胶激光雷达产业化的最高水平。江苏省气象探测中心于2015年5月27—5月31，在金坛基地对激光雷达进行了现场验收试验。验收组由中国气象局气象探测中心正研级高工柴秀梅担任组长，组员包括江苏省气象探测中心副主任周红根、江苏省气象探测中心高工王凌震、中国科学院安徽光机机密研究所环境光学中心副主任以及无锡中科光电技术有限公司的专家组成。测试组对金坛基地激光雷达系统的性能参数、功能、产品生产和随机资料等进行了检查、测试，并对系统进行了48小时连续运行的考机检验和参数复测。根据测试结果，测试组一致同意激光雷达系统通过现场验收。 激光雷达验收会现场

表面和界面的性质在材料制备、性能及应用等方面都起着重要作用，是材料科学领域研究的重要课题。2023年12月18-21日，由仪器信息网主办的第五届材料表征与分析检测技术网络会议将于线上召开，会议聚焦成分分析、微区结构与形貌分析、表面和界面分析、物相及热性能分析等内容，设置六个专场，旨在帮助广大科研工作者了解前沿表征与分析检测技术，解决材料表征与分析检测难题，开展表征与检测相关工作。其中，在表面和界面分析专场，北京师范大学教授级高工吴正龙、国家纳米科学中心研究员陈岚、暨南大学 实验中心主任/教授谢伟广、上海交通大学分析测试中心中级工程师张南南、岛津企业管理（中国）有限公司应用工程师吴金齐等多位嘉宾将为大家带来精彩报告。部分报告内容预告如下（按报告时间排序）：北京师范大学教授级高工 吴正龙《X射线光电子能谱（XPS）定量分析》点击报名听会吴正龙，在北京师范大学分析测试中心长期从事电子能谱、荧光和拉曼光谱分析测试、教学及实验室管理工作。熟悉表面分析和光谱分析技术，积累了丰富实验测试经验。主要从事薄膜材料、稀土发光材料研究及石墨烯材料表征技术、表面增强拉曼光谱技术的研究，在国内外期刊发标多篇学术论文。现任全国表面化学析技术委员会副主任委员，主持和参与多项电子能谱分析方法标准。近年来，在多场国内电子能谱应用技术交流培训会上担任主讲人。报告摘要：X射线光电子能谱（XPS）作为最常用的表面分析技术，表面探测灵敏度高，可以检测表面化学态物种的表面平均含量、表面偏析；分析薄膜组成结构；评估表面覆盖、表面分散、表面损伤、表面吸附污染等。本报告在简要介绍XPS表面定量分析原理基础上，通过实际工作中的一些实例，探讨XPS定量结果解释，帮助大家正确理解XPS定量分析结果，更好地利用XPS技术分析表面。岛津企业管理（中国）有限公司应用工程师 吴金齐《岛津XPS技术在材料表面分析中的应用》点击报名听会吴金齐，岛津分析中心应用工程师，博士毕业于中山大学物理化学专业，博士毕业后加入岛津公司，主要负责XPS的应用开发、技术支持、合作研究等工作，使用XPS技术开展不同行业材料表征相关研究，具有多年XPS仪器使用经验，熟悉XPS数据处理及解析，合作发表多篇SCI论文。报告摘要：介绍相关表面分析技术及XPS在材料表面分析中的应用。国家纳米科学中心研究员 陈岚《纳米气泡气液界面的检测》点击报名听会陈岚，爱尔兰国立科克大学理学博士，剑桥大学居里学者，2014年至今，先后任国家纳米科学中心副研究员、研究员及博士研究生（合作）导师；主要从事纳米界面微观检测及纳米界面光电化学性能调控方面的研究；ISO/TC281注册专家，全国微细气泡技术标准化技术委员会（SAC/TC584）委员，中国颗粒学会微纳气泡、气溶胶专委会委员，Frontiers in Materials及Catalysts客座编辑，科技部在库专家，北京市科委项目评审专家；主持科技部发展中国家杰出青年科学家来华工作计划1项，参与国家重点研发计划“纳米科技”重点专项、“纳米前沿”重点专项各1项；共发表论文近60篇，授权专利9项，编制国家标准10部。报告摘要：体相纳米气泡具有超常的稳定性及超高的内压，高内压的纳米气泡在溶液中稳定存在的机制一直众说纷纭。因此，研究纳米气泡边界层对于解释纳米气泡的稳定性具有重要的意义。由于纳米气泡气液界面的特点，检测体相纳米气泡边界层十分困难，常规的方法和技术手段很难实现。在本工作中，首次采用低场核磁共振技术（LF-NMR）对体相纳米气泡边界层中水分子的弛豫规律进行了系统研究，提出了纳米气泡边界层测量的数学模型，并成功地测得了不同尺寸纳米气泡的边界层厚度。研究发现，纳米气泡粒径越小，边界层所占比例越高，因而也越可以对更高内压的气核进行有效保护，纳米气泡的稳定性也可以据此进行定量解释。暨南大学 实验中心主任/教授谢伟广《范德华异质结光电探测及光电存储器件》点击报名听会谢伟广，暨南大学物理与光电工程学院教授，博导。2007年博士毕业于中山大学凝聚态物理专业，导师为许宁生院士；研究方向是微纳尺度多场耦合行为及应用，半导体光电转换过程、器件及集成；在Advanced Materials, ACS Nano等期刊发表SCI论文80多篇，代表性成果包括：实现了多种二维半导体氧化物的CVD制备，首次发现了极性二维氧化物长波红外低损耗双曲声子极化激元现象；发展了钙钛矿薄膜的真空气相制备方法，实现了高效气相太阳能电池及光电探测阵列的制备。研究团队发展的多项方法已被国内外同行广泛采纳，并在Nature、Sciecne等著名期刊正面评价。主持国家基金面上项目、重点项目子课题、广东省自然科学基金杰出青年基金项目等多项项目；于2022年（排名第一）获得中国分析测试协会科学技术（CAIA）奖一等奖。报告摘要：二维钙钛矿（2DPVK）具有独特的晶体结构和突出的光电特性，设计2DPVK与其他二维材料的范德华异质结，可以实现具有优异性能的各类光电器件。本报告主要介绍下面两种异质结器件：（1）光电探测器：制备了2DPVK/MoS2范德华异质结器件，由于II型能带排列中层间电荷转移所诱导的亚带隙光吸收，器件在近红外区域表现出了单一材料均不具备的光电响应。在此基础上引入石墨烯（Gr）夹层，借助Gr的有效宽光谱吸收和异质结中光生载流子的快速分离和输运，2DPVK/Gr/MoS2器件的近红外探测性能进一步得到了大幅提升。（2）光电存储器：开发了基于MoS2/h-BN/2DPVK浮栅型光电存储器，其中2DVPK由于其高光吸收系数，能同时作为光电活性层与电荷存储层，器件展现了独特的光诱导多位存储效应以及可调谐的正/负光电导模式。上海交通大学分析测试中心中级工程师 张南南《紫外光电子能谱（UPS）样品制备、数据处理及应用分享》点击报名听会张南南，博士，2019年毕业于吉林大学无机化学系，同年入职上海交通大学分析测试中心，研究方向为材料的表界面研究，主要负责表面化学分析方向的X射线光电子能谱仪（XPS）及飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）方面的测试工作。获得上海交通大学决策咨询课题资助，授权一项发明专利，并在 J. Colloid Interf. Sci.， Catal. Commun.等期刊发表了相关学术论文。报告摘要：紫外光电子能谱(UPS)，能够在高能量分辨率水平上探测价层电子能级的亚结构和分子振动能级的精细结构，广泛应用在表/界面的电子结构表征方面。本报告主要介绍UPS原理、样品制备、数据处理以及在钙钛矿太阳能电池、有机半导体、催化材料等领域的应用。参会指南1、进入第五届材料表征与分析检测技术网络会议官网（https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icmc2023/）进行报名。扫描下方二维码，进入会议官网报名2、会议召开前统一报名审核，审核通过后将以短信形式向报名手机号发送在线听会链接。3、本次会议不收取任何注册或报名费用。4、会议联系人：高老师（电话：010-51654077-8285 邮箱：gaolj@instrument.com.cn）5、赞助联系人：周老师（电话：010-51654077-8120 邮箱：zhouhh@instrument.com.cn）

X 产品简介3D扫描颗粒物激光雷达(3D10K)由旗云中天和浙江大学团队针对大气环保领域联合研发，系统结构紧凑，采用一体化无人值守设计，可实现大气颗粒物定点、扫描、走航、组网等观测，是高精度偏振技术与扫描技术在商业颗粒物激光雷达方面应用的先行者。激光雷达主要由四部分组成，分别为发射系统、接收系统、数据处理系统以及控制系统。发射系统包括激光光源和起偏模块；接收系统包括望远镜与接收光路；数据处理系统包括数据储存、反演、分析以及显示模块；控制系统包括电源管理模块与远程监控模块。 图1 3D扫描颗粒物激光雷达可对大气颗粒物污染实现高精度立体式探测与快速溯源（左图）。X 产品主要功能可输出产品包括：原始信号、距离校正信号、消光系数、后向散射系数、边界层高度、退偏比、AOD、云高云厚、水平/垂直能见度、污染气溶胶分类、云分类、PM浓度等。? 探测大气气溶胶(颗粒物、飘尘)垂直分布及时空演变；? 探测污染边界层的高度、垂直结构与时空演变；? 探测气溶胶水平分布及时空演变，实现大气能见度测量；? 实现颗粒物类型识别(城市、沙尘、烟尘、扬尘等)及污染快速溯源；? 实现雾/霾的识别及探测其时空演变；? 实现城市颗粒物通量的监测；? 评估污染长距离传输潜力。X 产品应用n 应用领域：环保、航空、应急等应用和科研领域。X 主要技术指标激光器波长532nm脉冲能量5mJ重复频率10Hz发散角3mrad (扩束器前)；1mrad (扩束后)望远镜口径200mm接收视场角0.5~3mrad (可自行调节)干涉滤光片1nm探测通道偏振双通道采集方式模拟采集*探测范围80m~10km时/空分辨率7.5m/15s*观测方式定点、扫描、走航*工作方式无人值守数据产品原始信号、距离校正信号、消光系数、后向散射系数、边界层高度、退偏比、AOD、云高云厚、水平/垂直能见度、气溶胶分类、云分类、PM浓度等。*工作温度/湿度-5℃~40℃/ 0~90%RH（其他情况可定制）通讯方式RS232、RS485总线供电/功率220V/0.6kW(最大功率)重量及尺寸100kg，0.4m×0.7m×1.3m 创新点： 3D扫描颗粒物激光雷达(3D10K)由旗云中天和浙江大学团队针对大气环保领域联合研发，系统结构紧凑，采用一体化无人值守设计，可实现大气颗粒物定点、扫描、走航、组网等观测，是高精度偏振技术与扫描技术在商业颗粒物激光雷达方面应用的先行者。3D扫描颗粒物激光雷达(3D10K)

p　　伴随着一声“开始降落”的指令，在河北望都县农村环境研究站，新研制的无人机大气立体监测装备完成污染物监测和数据传输任务之后稳稳落地。/pp　　12月中旬，中国科学院生态环境研究中心痕量气体大气化学研究组协同多家单位成功开展了无人机大气立体监测系统实验。据项目负责人张成龙介绍，这一监测系统首次将低功耗大流量颗粒物采样技术、多通道真空气体采样技术与无人机技术结合，契合了当前大气污染科学迫切需要全方位精细化监测的需求。/ppstrong　　填补大气环境监测和研究盲区/strong/pp　　在对流层大气中，大气污染物多从近地面垂直向上或水平扩散，作为大气化学反应重要驱动力的太阳辐射则自上而下传输。因此，张成龙认为，大气环境化学研究不能只关注近地面污染，还要关注一定高度范围(特别是边界层)内的大气层结构和成分变化，否则很难全面揭示对流层实际的大气化学反应过程。/pp　　此前已有多种大气环境垂直监测方法得到应用，如大气边界层塔、有人飞机、气球及气艇等。但边界层塔位置固定，高度通常在300米以下，且多建于城市地区 有人飞机只能在数百米及以上的高度飞行 气球或气艇抗风能力和移动性差，需要填充大量氦气，单次运行成本高。这些方法已经无法满足新时期大气污染研究的需求。/pp　　“无人机的机动性和灵活性可以有效弥补上述缺陷，让原来不容易接近的地方变得容易到达，使大气监测真正做到动态性和立体性。”张成龙说，“农村地区不同于城市地区，它的下垫面多为农田和低矮村庄，大气污染物处于较低大气层，正好是无人机适合飞行和采集样本的高度。”/pp　　无人机大气立体监测系统为农村大气面源污染的深入研究提供重要工具，也为区域大气氧化性、大气光化学过程及二次颗粒物形成等深入 研究提供基础数据。/ppstrong　　精准化大气研究工具/strong/pp　　记者了解到，在中科院无人机大气监测系统实验成功之前，市场上已经有少数无人机产品应用于环境监测领域并和政府环境执法活动展开合作。对此，为本次无人机大气监测系统提供无人机设备的华翼天基科技有限公司相关负责人表示：“市场上的无人机设备不仅用于环保，也用于电力、消防等，并不专业，只是搭载几种空气传感器，远远不能解决大气多样化和精准化的监测需求。”/pp　　为此，张成龙带领团队为提升系统精准化做出了一系列努力。/pp　　在传感器选择阶段，研发团队找到曾对传感器精度做了长期比对工作的南京信息工程大学教授庞小兵进行取经。庞小兵告诉《中国科学报》记者，大气传感器会受到大气温度、湿度、其他共存成分以及电信号噪音的干扰，因此要通过多种技术手段降低上述因素对传感器精度的影响。/pp　　最终，他们确定了具有较强抗干扰能力、能在实际大气气体中提取精确信息的低功耗大流量颗粒物采样器、多通道真空气体采样器以及传感器。传感器可一次性记录和传输10种参数，包括颗粒物、PM2.5和PM10等常规污染物参数。除此之外，采样设备随无人机升空之前，要经过地面标准台站的数据校准 无人机升空之后，还要保证提前计算设计好的采样器体积、续航能力等均满足远程控制、GPS三维定点悬停以及收集足够分量大气样品的要求。/pp　　该立体监测系统攻克了低功耗大流量颗粒物采样以及多通道真空气体采样等关键技术，实现大气颗粒态、气态以及液态等样品的立体化定点采样，为大气污染全方位立体化的精确诊断提供重要的技术支持。/ppstrong　　从无到有的科研“创业”/strong/pp　　在张成龙看来，这次无人机大气监测系统的实验成功是一次从无到有的科研“创业”。没有充足的资金来源，参与研制并提供传感器、采样器、无人机的企业也没有向他索取任何费用，但他们却向着一个共同的目标努力。/pp　　这支由交叉学科领域的人员临时搭建的“梦之队”，不断突破技术难点，根据大气采集监测系统需要满足的科研要求对产品进行完善。华翼天基相关负责人表示:“为了提升监测系统在高空收集样品时的抗风能力和稳定性，我们专门为无人机设计了气动外形结构。”/pp　　谈到无人机大气监测系统的应用前景，张成龙则认为“一千个人有一千个想法”。目前也有一些科研单位出于兴趣联系他们。在立体化精准化大气化学研究工具的应用前景之外，他大胆设想，未来在火灾、垃圾焚烧、环境污染执法等应急监测领域，无人机可以到达人们无法接近的地方发挥更大的作用，希望不同行业的人看到这个系统都能对其应用萌生不同的想法。/pp/p

X 产品简介高光谱气溶胶激光雷达(HSR10K)由旗云中天、浙江大学和南京信息工程大学团队针对气象和环保领域联合研发，探测技术可获得远优于市场上米散射激光雷达和微脉冲激光雷达的探测范围与精度，是多波长技术与极窄带光谱鉴频技术在商业气溶胶激光雷达方面应用的先行者。激光雷达主要由四部分组成，分别为发射系统、接收系统、数据处理系统以及控制系统。发射系统包括激光光源和锁频模块；接收系统包括主、辅望远镜与接收光路；数据处理系统包括数据储存、反演、分析以及显示模块；控制系统包括电源管理模块与远程监控模块。 图1 高光谱激光雷达可更准确识别气溶胶类型和定位气溶胶分布（左图）。X 产品主要功能可输出产品包括：原始信号、距离校正信号、消光系数、后向散射系数、激光雷达比、边界层高度、退偏比、AOD、云高云厚、水平/垂直能见度、气溶胶分类、云分类等。? 探测大气气溶胶(颗粒物、飘尘)垂直分布及时空演变；? 探测云（云底、多层云）的垂直分布及时空演变；? 探测颗粒物粒子谱垂直分布及时空演变；? 探测大气边界层的高度、垂直结构与时空演变；? 探测气溶胶水平分布及时空演变，实现大气能见度测量；? 实现雾/霾的识别及探测其时空演变；? 实现气溶胶类型识别(城市、沙尘、烟尘、海盐等)及污染快速溯源；? 实现云(卷云、积云等)的形态特征及相态识别。X 产品应用n 应用领域：环保、气象、航空、应急等应用和科研领域。X 主要技术指标激光器波长355nm、532nm、1064nm脉冲能量10mJ@355nm；20mJ@532nm；30mJ@1064nm重复频率10~30Hz发散角1.5mrad (扩束器前)；0.4mrad (扩束后)能量波动3%*稳频精度30MHz*锁频功能锁频电路控制激光频率，使其保持稳定*望远镜口径(双视场)主望远镜：280mm；副望远镜：50mm接收视场角0.25~3mrad (可自行调节)干涉滤光片0.5nm*探测通道偏振双通道@355nm偏振双通道&高光谱通道@532nm米散射通道@1064nm*采集方式模拟采集+光子计数*探测范围200m~10km时/空分辨率7.5m/15s数据产品原始信号、距离校正信号、消光系数、后向散射系数、激光雷达比、边界层高度、退偏比、AOD、云高云厚、水平/垂直能见度、气溶胶分类、云分类等。*工作温度/湿度-10℃~40℃/ 0~90%RH（其他情况可定制）通讯方式CAN总线供电/功率220V/2.6kW(最大功率)重量及尺寸~300kg，1.3m×1.0m×1.9m 创新点： 高光谱气溶胶激光雷达(HSR10K)由旗云中天和浙江大学团队针对气象和环保领域联合研发，探测技术可获得远优于市场上米散射激光雷达和微脉冲激光雷达的探测范围与精度，是多波长技术与极窄带光谱鉴频技术在商业气溶胶激光雷达方面应用的先行者。 旗云中天高光谱气溶胶激光雷达HSR10K

氨气是形成二次气溶胶的重要前体物，也是城市大气环境治理的关键物种。中国科学院大气物理研究所组织实施的全国大气氨观测研究网络（AMoN-China）通过被动离线采样发现，城市已成为大气氨排放热点区域。然而，被动采样周期较长（周-月），难以捕捉大气氨浓度在日尺度上的快速变化。同时，以往研究常观察到大气氨浓度在早上5:00-12:00快速增加，这一早高峰现象是否具有普遍性亟待更多高频观测站点资料的验证。鉴于此，中国科学院大气物理研究所研究员潘月鹏课题组与华东师范大学教授吴电明团队合作，基于高频光腔衰荡光谱技术在北京和上海两个超大城市开展了大气氨浓度同步观测实验（测量频率1Hz，精度0.03ppb，图1）。这两个城市位于华北平原氨排放热点区域的南北边缘，是研究区域传输和局地排放对大气氨浓度叠加影响的理想站点。图1. 基于光腔衰荡光谱法测量北京和上海的大气氨浓度2020年5月观测结果发现，北京大气氨平均浓度（23.1±10.3 ppb）接近上海（12.0±5.0 ppb）的两倍，与卫星观测的氨气柱浓度和自下而上统计的氨气排放量的空间分布一致。研究还发现两个城市同时存在氨气早高峰现象，其发生频率大于50%，机动车排放是导致氨气浓度早高峰形成的主要原因。早晨边界层打破后，随着对流发展，富含氨气的残留层向下传输也对早高峰有一定贡献。上述结果促进了我们对城市大气氨浓度动态变化特征及背后驱动因素的科学认识，其高频观测数据可用于提升大气化学传输模型的模拟精度，有助于评估大气氨污染的生态环境效应并为氨减排策略的制定提供参考。该研究成果发表于Atmospheric Environment (JCR一区，IF=5.755)。中国科学院大气物理研究所2019级硕博连读生孙倩为该论文第一作者，潘月鹏研究员和华东师范大学吴电明教授为共同通讯作者。该研究受到北京市自然科学基金(8232050)，国家自然科学基金(42077204)和大气边界层物理和大气化学国家重点实验室开放基金(LAPC-KF-2022-09)的共同资助。

1. 箱法（Chamber Method） 含义：箱法是一种通过将气体样品收集在密闭或半密闭的空间（称为“箱体”或“室”）中，测量气体浓度随时间的变化来计算气体通量的方法。通常分为静态箱法和动态箱法两种。 静态箱法：箱体固定在地面或其他表面上，封闭一定体积的空气，然后测量气体浓度随时间的变化。动态箱法：通过空气循环系统不断更新箱体内的气体，从而测量气体浓度变化。 优势：简单易用：设备简单，操作容易，适用于各种场地。高灵敏度：能够检测低浓度气体，尤其适合痕量气体的测量。局部测量：适合小范围、高精度的局部通量测量，如土壤、植物或水体的气体交换。 劣势：代表性差：由于测量范围有限，结果可能无法代表大尺度区域的整体通量。扰动效应：箱体可能改变气体交换的自然状态，影响测量结果。间歇性测量：通常为短时间测量，不适合长期连续监测。 应用：土壤呼吸、植被蒸腾、湿地甲烷排放、小水体气体通量等研究。 2. 梯度法（AGM - Automated Gradient Method） 含义：梯度法通过测量不同高度或位置处的气体浓度梯度，结合风速等气象参数，计算气体通量。AGM系统自动化程度高，可以持续、实时地采集气体浓度梯度数据。 优势：连续监测：适合长时间、持续监测气体通量。适用多种环境：适用于平坦地形、大气边界层等多种场景的气体通量测量。自动化操作：数据采集和处理自动化程度高，减少了人为误差。 劣势：数据复杂性：梯度法计算通量涉及气象参数的综合分析，数据处理复杂。环境依赖性强：对风速、稳定性、地形等环境因素敏感，可能影响测量精度。 应用：大气污染扩散研究、温室气体通量监测、边界层气体交换研究。3. 涡度协方差法（EC - Eddy Covariance Method） 含义：涡度协方差法是一种直接测量大气和地表之间气体通量的方法。通过高频测量垂直风速和气体浓度的协方差，计算气体通量。该方法被广泛用于生态系统、气候变化和大气研究中。 优势：原位、无扰动测量：在自然环境中测量气体通量，不干扰生态系统。 大尺度应用：适合大尺度生态系统，如森林、湿地、农田等的气体通量监测。长期连续监测：能够进行长时间的连续监测，捕捉季节性或年际变化。 劣势：设备昂贵：仪器设备成本高，维护复杂。数据处理复杂：需要高频数据采集和复杂的数据处理技术。地形限制：在复杂地形或不均匀表面上，测量结果可能不准确。 应用：生态系统碳通量监测、温室气体排放研究、气候变化影响评估。 对比总结箱法适用于局部小范围的精确测量，但存在扰动效应和代表性不足的问题，主要用于土壤和植被等小尺度研究。梯度法适合大气边界层等较大范围的气体通量测量，尤其在自动化和连续监测方面具有优势，但数据处理复杂且依赖于环境条件。涡度协方差法则是研究大尺度生态系统气体交换的标准方法，尽管设备和数据处理成本高，但其无扰动、连续的测量特性使其在长期生态系统研究中不可替代。

在国家自然科学基金的支持下，中国科学院光电技术研究所联合云南天文台成功研制国家重大科研仪器“一米新真空太阳望远镜多层共轭自适应光学系统”并投入使用，实现了大视场自适应光学技术从原理方法创新到实际仪器应用的跨越。 　　2月2日至3日，该仪器技术指标现场测试会在云南天文台抚仙湖太阳观测基地召开。测试专家组经现场技术指标测试后认为，该仪器各项技术指标达到了资助项目计划书的要求，可以对太阳目标长时间稳定闭环工作，在大气相干长度r0优于10cm@500nm情况下，可见光波段成像分辨力优于0.2″，校正视场大于1′。 　　“一米新真空太阳望远镜多层共轭自适应光学系统”是光电所联合云南天文台申请的国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目(自由申请)。该项目瞄准空间天气预报重大需求和太阳物理科学前沿研究，针对云南天文台一米新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope，NVST)研制一套多层共轭自适应光学(Multi-Conjugate Adaptive Optics, MCAO)系统，对太阳大气进行大视场、高分辨成像和光谱观测。 　　该仪器基于研究提出的新型MCAO架构，采用3块变形镜、2个大视场多视线波前传感器以及2套波前实时处理机，实现了在角分量级视场内对大气湍流波前像差的有效补偿。目前，该仪器已与NVST后端科学仪器对接进行常规观测，为太阳风暴的预警预报和太阳物理科学研究持续提供高质量的光谱和成像数据。

近年来灰霾现象频发，颗粒物区域污染现象受到社会及政府部门的高度重视。针对区域性大气污染问题，作为一种成熟的主动遥感手段，颗粒物激光雷达为掌握区域大气污染分布和输送规律，解析颗粒物污染特征、污染来源、污染变化趋势，提供了有力支撑。颗粒物激光雷达按工作方式可分为：垂直探测激光雷达和扫描探测激光雷达。其中扫描探测激光雷达是对固定站点监测空白区域、天气突发区域监测的有力补充，对重点污染区域中污染物进行3D扫描和移动观测，可获取区域污染物的空间立体分布、变化规律和排放特征，摸清局地污染物对污染形成的贡献，为环境规划与管理、环境监督与执法及政府宏观决策提供科学依据；并可对污染气团进行走航追踪观测，为短时间空气质量预测提供了及时、有效、准确的数据支撑。 大气颗粒物监测激光雷达大气环境监测激光雷达检测车　　中科光电大气颗粒物监测激光雷达（高能扫描系列），采用波长532 nm线偏振激光对大气颗粒物进行遥感探测。雷达通过对532 nm垂直和水平偏振信号的探测，解析大气消光系数、退偏振比廓线、边界层高度、光学厚度等参数，进而可获取大气颗粒物时空分布特征、污染层时空变化、颗粒物输送和沉降等信息。产品特点　　采用振镜扫描，避免雷达主体光机及探测器电子学系统振动；　　扫描振镜具备自动除尘、除湿、除雪功能，可适用于各种天气状况；　　采用单脉冲能量毫焦级固体激光器，重度污染条件下，具有较好的探测能力；　　系统拥有GIS地理信息系统，可图形化显示扫描区域颗粒物分布情况，排查污染排放源；　　系统具有停电自动关机，来电自动开机功能；　　激光器使用寿命长，可达16000小时。产品软件　　中科光电扫描激光雷达数据采集分析软件具有固定垂直探测、固定斜程探测、车载垂直探测、车载斜程探测、垂直扫描探测、水平扫描探测六种工作模式。软件通过对激光雷达原始数据进行深数据处理，可得到包括消光系数、退偏振比、光学厚度、能见度、边界层、污染物判别、PM10质量浓度时空分布等基本环境监测数据。 流程图采控软件分析软件产品应用　　垂直扫描监测　　激光雷达发射脉冲处于天顶方向，望远镜垂直接收来自天顶方向的后向散射信号。能够反演距地面10km以内气溶胶颗粒物的空间分布信息以及时空演变特征。可应用于雾霾判识、污染过程捕获分析、高空大气光化学过程探测、大气边界层结构特征分析、沙尘暴预警、局地污染预警等环境监测。 垂直扫描监测　　区域点源排放监测　　设置激光雷达工作的方位角和仰角，使置于某固定点位的激光雷达对烟囱、锅炉、化工厂、电厂、水泥厂等重要的点源实现定点定位扫描，监测污染源烟羽排放的轮廓及强度分布，实时把握污染超标动态，结合当地实际情况建立报警体系，有效实现污染源排查、偷排漏排违法取证工作。 区域点源排放监测　　区域线源扫描监测　　设置激光雷达工作的方位角和仰角，使置于某固定点位的激光雷达进行定点定位扫描，结合GIS地理信息，图形化展示交通主干道上空颗粒物的空间分布特征，有效监测区域内若干条交道主干道的排放强度。区域无组织排放扫描监测　　设置激光雷达工作的方位角和仰角，使置于某固定点位的激光雷达对建筑工地、餐饮服务区、汽车修理厂、畜禽养殖场等区域，进行实时在线扫描监测，描绘污染物的水平分布规律，确定污染物的空间分布规律。 区域无组织排放扫描监测　　区域污染物分布扫描监测　　区域污染物分布扫描监测可手动设置水平扫描（针对区域内）、垂直断面扫描（针对区域边界）等不同扫描方式，实现对工业园区、居民生活区、厂区等敏感地带进行定量评估。结合GIS地理信息，图形化显示区域内污染物时空分布及演变特征。 区域污染物分布扫描监测　　走航扫描监测　　走航扫描监测，是通过在移动平台上搭载激光雷达系统，采用“驻车扫描”或“边走边测”的工作方式，对区域上空污染团的输入、过境、沉降过程进行实时、在线、连续扫描监测，分析污染物的类型、强度以及演变过程。走航扫描监测结合GIS地理信息，可绘制污染团的运动轨迹，追踪污染团动向，结合大气混合层及气象条件，提供典型污染过程的预警建议。走航扫描监测走航扫描监测　　高能扫描颗粒物监测激光雷达系统轻便、易于移动，可实现多种扫描方式，方位角与仰角的扫描角度和探测时间都可自行设置，可实现大范围不同方位的连续自动观测，能够探测到同一仰角不同方位角处及同一方位角不同仰角处的颗粒物的变化，对实时环境监测具有较好的帮助。

p　　12月中旬，中国科学院生态环境研究中心痕量气体大气化学研究组协同多家单位成功开展了无人机大气立体监测系统实验。这一监测系统填补了大气环境监测和研究盲区，提升了监测的精准程度，契合了当前大气污染科学迫切需要全方位精细化监测的需求。/pp　　伴随着一声“开始降落”的指令，在河北望都县农村环境研究站，新研制的无人机大气立体监测装备完成污染物监测和数据传输任务之后稳稳落地。/pp　　12月中旬，中国科学院生态环境研究中心痕量气体大气化学研究组协同多家单位成功开展了无人机大气立体监测系统实验。据项目负责人张成龙介绍，这一监测系统首次将低功耗大流量颗粒物采样技术、多通道真空气体采样技术与无人机技术结合，契合了当前大气污染科学迫切需要全方位精细化监测的需求。/pp　　填补大气环境监测和研究盲区/pp　　在对流层大气中，大气污染物多从近地面垂直向上或水平扩散，作为大气化学反应重要驱动力的太阳辐射则自上而下传输。因此，张成龙认为，大气环境化学研究不能只关注近地面污染，还要关注一定高度范围(特别是边界层)内的大气层结构和成分变化，否则很难全面揭示对流层实际的大气化学反应过程。/pp　　此前已有多种大气环境垂直监测方法得到应用，如大气边界层塔、有人飞机、气球及气艇等。但边界层塔位置固定，高度通常在300米以下，且多建于城市地区 有人飞机只能在数百米及以上的高度飞行 气球或气艇抗风能力和移动性差，需要填充大量氦气，单次运行成本高。这些方法已经无法满足新时期大气污染研究的需求。/pp　　“无人机的机动性和灵活性可以有效弥补上述缺陷，让原来不容易接近的地方变得容易到达，使大气监测真正做到动态性和立体性。”张成龙说，“农村地区不同于城市地区，它的下垫面多为农田和低矮村庄，大气污染物处于较低大气层，正好是无人机适合飞行和采集样本的高度。”/pp　　无人机大气立体监测系统为农村大气面源污染的深入研究提供重要工具，也为区域大气氧化性、大气光化学过程及二次颗粒物形成等深入研究提供基础数据。/pp　　精准化大气研究工具/pp　　记者了解到，在中科院无人机大气监测系统实验成功之前，市场上已经有少数无人机产品应用于环境监测领域并和政府环境执法活动展开合作。对此，为本次无人机大气监测系统提供无人机设备的华翼天基科技有限公司相关负责人表示：“市场上的无人机设备不仅用于环保，也用于电力、消防等，并不专业，只是搭载几种空气传感器，远远不能解决大气多样化和精准化的监测需求。”/pp　　为此，张成龙带领团队为提升系统精准化做出了一系列努力。/pp　　在传感器选择阶段，研发团队找到曾对传感器精度做了长期比对工作的南京信息工程大学教授庞小兵进行取经。庞小兵告诉《中国科学报》记者，大气传感器会受到大气温度、湿度、其他共存成分以及电信号噪音的干扰，因此要通过多种技术手段降低上述因素对传感器精度的影响。/pp　　最终，他们确定了具有较强抗干扰能力、能在实际大气气体中提取精确信息的低功耗大流量颗粒物采样器、多通道真空气体采样器以及传感器。传感器可一次性记录和传输10种参数，包括颗粒物、PM2.5和PM10等常规污染物参数。除此之外，采样设备随无人机升空之前，要经过地面标准台站的数据校准 无人机升空之后，还要保证提前计算设计好的采样器体积、续航能力等均满足远程控制、GPS三维定点悬停以及收集足够分量大气样品的要求。/pp　　该立体监测系统攻克了低功耗大流量颗粒物采样以及多通道真空气体采样等关键技术，实现大气颗粒态、气态以及液态等样品的立体化定点采样，为大气污染全方位立体化的精确诊断提供重要的技术支持。/pp　　从无到有的科研“创业”/pp　　在张成龙看来，这次无人机大气监测系统的实验成功是一次从无到有的科研“创业”。没有充足的资金来源，参与研制并提供传感器、采样器、无人机的企业也没有向他索取任何费用，但他们却向着一个共同的目标努力。/pp　　这支由交叉学科领域的人员临时搭建的“梦之队”，不断突破技术难点，根据大气采集监测系统需要满足的科研要求对产品进行完善。华翼天基相关负责人表示：“为了提升监测系统在高空收集样品时的抗风能力和稳定性，我们专门为无人机设计了气动外形结构。”/pp　　谈到无人机大气监测系统的应用前景，张成龙则认为“一千个人有一千个想法”。目前也有一些科研单位出于兴趣联系他们。在立体化精准化大气化学研究工具的应用前景之外，他大胆设想，未来在火灾、垃圾焚烧、环境污染执法等应急监测领域，无人机可以到达人们无法接近的地方发挥更大的作用，希望不同行业的人看到这个系统都能对其应用萌生不同的想法。/p

针对各地环境空气质量评估考核过程中均未将沙尘天气过程期间数据剔除，环境保护部于2017年1月4日印发《受沙尘天气过程影响城市空气质量评价补充规定》（以下简称《规定》）。依据《规定》，全国地级及以上城市环境空气质量评估、考核和排名过程中剔除沙尘天气过程的影响。规定中提出“各地环保部门如遇沙尘天气过程，当天将沙尘天气过程影响时段、影响范围和其他佐证材料报送中国环境监测总站。这些数据也将作为评价、考核和排名的重要依据。”《规定》中的佐证材料包括卫星环境应用中心遥感监测结果、全国沙尘暴监测网监测数据以及气象部门发布的沙尘信息等。在沙尘天气的扣除条件和筛选方法上，中国环境监测总站工程师王帅说：　　“当沙尘天气过程中沙尘源区城市PM10小时浓度持续两个小时超过600μg/m3，或持续1个小时超过1000μg/m3，可以剔除沙尘天气过程影响区域范围内源区城市及下游城市颗粒物监测数据。近年来，地基遥感的主动探测手段，如激光雷达不仅能够有效判识雾霾的空间分布，对沙尘天气发生的过程、时间、沙团输入的高度、强度等特征，都可以进行有效监测。　　1、什么是大气颗粒物激光雷达呢？　　大气颗粒物激光雷达像“探针”一样，通过不断地向大气中发射激光束，扫描大气中的信息，通过与颗粒物和气态分子相互作用后产生散射光来获取不同高度处污染物的浓度分布信息，类似医学上的“CT”技术，不同的是，激光雷达获取的是污染物的空间垂直分布。 双波长三通道雷达 扫描雷达　　2、激光雷达提供什么数据呢？　　消光系数：反映污染程度，消光系数值越高，代表球形粒子污染程度越严重。　　退偏振度：反映沙尘的不规则程度，沙尘的退偏振度约0.2-0.4。　　颗粒物质量浓度空间分布：给出不同高度处PM10和PM2.5质量浓度。　　能见度：给出垂直、水平能见度视程。　　外源性污染物强度：外源传输的输送通量和局地污染的占比。　　3、如何从激光雷达结果上读取沙尘信息呢？我们来分析两个案例。　　案例分析一：过境沙团和沉降沙团的过程监控（数据来源：中科光电无锡站点）　　颗粒物激光雷达在判识外源性沙尘的另一个重要依据，是其出现的高度与近地面的污染物分布无明显的重合。下图是激光雷达捕获到的一次多层沙团过境和与地面复合的结果。近地面的结果发现，PM浓度高值与沙团2沉降融合有密切关系。 图 沙尘输入过程的激光雷达监测结果（无锡）　　沙团1： 出现在6日16时，高度4.2km处，沉降过程中沙团的下沿距地面约2.1km，尚未进入大气边界层内，属于过境沙团，对近地面的影响较小。　　沙团2：出现在7日20时前后，高度5km处，沙团强度大，沉降速率大，沙团在8日7时沉降至大气边界层内，与近地面污染物复合，属于沉降沙团。　　沙团3：在沙团2未沉降结束时，高空3km处发生第3次的污染团的输送。此沙团向地面迁移过程中，在1.2km处与地面污染物有明显分界，未发生融合，属过境沙团。　　沙团4：出现在8日20时高空3.6~4.5km范围内出现第4次的沙团输入。此沙团下沿最低高度至3km，既未与第3次的沙团混合，也没有能进入边界层内与近地面的污染物混合，推测第3次和第4次输送的污染团与第1次的污染团类似，属于过境沙团，对近地面的影响较小。　　详细可参阅【伍德侠, 宫正宇, 潘本锋,等. 颗粒物激光雷达在大气复合污染立体监测中的应用[J]. 中国环境监测, 2015(5).】　　案例分析二：沙尘传输的激光雷达组网观测　　基于单站点的雷达可以实现对沙团的时间、高度和强度特征进行分析，基于多台雷达组成的雷达网络，可以对沙团的传输路径、时间相位以及沉降的特征进行监控，并及时预警。为有效捕获此次沙尘污染传输，中科光电利用激光雷达组网平台，对布设在北京、无锡、上海、福州、武汉和郑州等地的大气颗粒物监测激光雷达数据进行快速解析。 激光雷达组网点位布设 沙尘传输的激光雷达组网观测结果　　致谢：衷心感谢中国环境监测总站、河南省环境监测中心、上海市环境监测中心、福建省环境监测中心站、兰州市环境监测站、武汉市环境监测中心、福州市环境监测中心站、无锡新吴区环境监测站的大力支持。

针对各地环境空气质量评估考核过程中均未将沙尘天气过程期间数据剔除，环境保护部于2017年1月4日印发《受沙尘天气过程影响城市空气质量评价补充规定》（以下简称《规定》）。依据《规定》，全国地级及以上城市环境空气质量评估、考核和排名过程中剔除沙尘天气过程的影响。规定中提出“各地环保部门如遇沙尘天气过程，当天将沙尘天气过程影响时段、影响范围和其他佐证材料报送中国环境监测总站。这些数据也将作为评价、考核和排名的重要依据。”《规定》中的佐证材料包括卫星环境应用中心遥感监测结果、全国沙尘暴监测网监测数据以及气象部门发布的沙尘信息等。在沙尘天气的扣除条件和筛选方法上，中国环境监测总站工程师王帅说：“当沙尘天气过程中沙尘源区城市PM10小时浓度持续两个小时超600μg/m3，或持续1个小时超过1000μg/m3，可以剔除沙尘天气过程影响区域范围内源区城市及下游城市颗粒物监测数据。”近年来，地基遥感的主动探测手段，如激光雷达不仅能够有效判识雾霾的空间分布，对沙尘天气发生的过程、时间、沙团输入的高度、强度等特征，都可以进行有效监测。1、什么是大气颗粒物激光雷达呢？大气颗粒物激光雷达像“探针”一样，通过不断地向大气中发射激光束，扫描大气中的信息，通过与颗粒物和气态分子相互作用后产生散射光来获取不同高度处污染物的浓度分布信息，类似医学上的“CT”技术，不同的是，激光雷达获取的是污染物的空间垂直分布。 2、激光雷达提供什么数据呢？① 消光系数：反映污染程度，消光系数值越高，代表球形粒子污染程度越严重。② 退偏振度：反映沙尘的不规则程度，沙尘的退偏振度约0.2-0.4。③ 颗粒物质量浓度空间分布：给出不同高度处PM10和PM2.5质量浓度。④ 能见度：给出垂直、水平能见度视程。⑤ 外源性污染物强度：外源传输的输送通量和局地污染的占比。3、如何从激光雷达结果上读取沙尘信息呢？我们来分析三个案例。案例分析一：L地经历的一次严重的沙尘过程（数据来源：L地站点）① 沙尘爆发前：雷达图像监测显示，9日白天污染程度较轻，近地面有一定的尘漂浮。② 沙尘爆发期：夜间22时，近地面的退偏振度突然增大，消光系数也有伴随增大的现象，L地区的粗颗粒程度明显增加，近地面的PM10由250μg/m3升至1500μg/m3，沙尘天气加剧。③ 沙尘消散：沙尘天气持续至10日夜间22时，沙团中的粗颗粒明显沉降，退偏振度和消光系数明显减弱，污染物浓度下降，特别是PM10浓度，回落到750μg/m3，经历11日的持续沉降和过境，沙尘天气的影响基本消除，PM10浓度回落到250μg/m3。 案例分析二：过境沙团和沉降沙团的过程监控（数据来源：W地站点）颗粒物激光雷达在判识外源性沙尘的另一个重要依据，是其出现的高度与近地面的污染物分布无明显的重合。下图是激光雷达捕获到的一次多层沙团过境和与地面复合的结果。近地面的结果发现，PM浓度高值与沙团2沉降融合有密切关系。沙尘输入过程的激光雷达监测结果（W地）① 沙团1： 出现在6日16时，高度4.2km处，沉降过程中沙团的下沿距地面约2.1km，尚未进入大气边界层内，属于过境沙团，对近地面的影响较小。② 沙团2：出现在7日20时前后，高度5km处，沙团强度大，沉降速率大，沙团在8日7时沉降至大气边界层内，与近地面污染物复合，属于沉降沙团。③ 沙团3：在沙团2未沉降结束时，高空3km处发生第3次的污染团的输送。此沙团向地面迁移过程中，在1.2km处与地面污染物有明显分界，未发生融合，属过境沙团。④ 沙团4：出现在8日20时高空3.6~4.5km范围内出现第4次的沙团输入。此沙团下沿最低高度至3km，既未与第3次的沙团混合，也没有能进入边界层内与近地面的污染物混合，推测第3次和第4次输送的污染团与第1次的污染团类似，属于过境沙团，对近地面的影响较小。详细可参阅【伍德侠, 宫正宇, 潘本锋,等. 颗粒物激光雷达在大气复合污染立体监测中的应用[J]. 中国环境监测, 2015(5).】案例分析三：沙尘传输的激光雷达组网观测基于单站点的雷达可以实现对沙团的时间、高度和强度特征进行分析，基于多台雷达组成的雷达网络，可以对沙团的传输路径、时间相位以及沉降的特征进行监控，并及时预警。2016年3～5日中央气象台的沙尘落区预报如下图所示。为有效捕获此次沙尘污染传输，我司利用激光雷达组网平台，对布设在北京、无锡、上海、福州、武汉和郑州等地的大气颗粒物监测激光雷达数据进行快速解析，实时结果如下图所示，沙尘到达北京、郑州和武汉等地的时间、高度、强度和沙尘团轮廓的演化有很大的不同和较强的关联性。 中央气象台的沙尘落区预报激光雷达组网点位布设沙尘传输的激光雷达组网观测结果致谢：衷心感谢中国环境监测总站、河南省环境监测中心、上海市环境监测中心、福建省环境监测中心站、兰州市环境监测站、武汉市环境监测中心、福州市环境监测中心站、无锡新吴区环境监测站的大力支持。

11月2日，以“加强学科融合、助力气象事业发展”为主题的第33届中国气象学会年会在陕西西安召开。会议为期三天，共组织22个分会场，并首次组织5场交叉学科交流活动。中国气象局副局长、中国气象学会副理事长宇如聪，陕西省副省长冯新柱、陕西省气象局局长丁传群等出席了开幕式。中国科学院院士曾庆存、中国工程院院士丁一汇、中国科学学院院士万卫星等近2000名杰出代表参加了此次会议。　　会议期间，聚光科技子公司无锡中科光电技术有限公司（以下简称“中科光电”）的技术学者们与业内专家相互交流科研发展，探讨业务，并携大气环境监测雷达亮相展台，获得不少关注。第33届中国气象学年会现场　　在这次会议中，中科光电研究员就《激光雷达在环境气象领域中的应用》、《重庆地区秋季大气臭氧垂直分布特征研究》与各位专家学者做了学术交流。　　在当下，激光雷达已经广泛应用于大气边界层、水汽、大气温度、大气风场等探测中。中科光电的大气颗粒物激光雷达能对沙尘的过境、高空输送、沉降等信息进行探测，能输出高时间分辨率的大气光学厚度、边界层高度等数据信息，还可以观测到云底高度及云体结构性质的演变过程，为降水、降雪、冰雹等天气的预测预报提供前期的指示信号。 大气颗粒物监测激光雷达（双波长三通道）大气颗粒物监测激光雷达（高能扫描）短临预报：降雨短临预报：冰雹　　在气象学中，气象因素会对臭氧产生影响，臭氧是城市光化学烟雾的最主要成分之一,同时也是重要的温室气体, 高浓度臭氧将对人类、动植物以及建筑物造成极大的危害。中科光电臭氧探测激光雷达能获取大气臭氧的时空分布信息，对大气环境、大气物理、化学分析等的监测控制有着较大的指导意义。气象条件与臭氧的垂直分布特征大气臭氧探测激光雷达　　中科光电研究院还向各位专家学者分享了《大气颗粒物监测激光雷达的性能参量标校》。据悉，现在气象学领域还未曾出现统一的对激光雷达系统性能参数的测量验证。中科光电提出的是目前主流的激光雷达系统标校方法，能让使用者对大气颗粒物监测激光雷达的距离准确性和退偏比得到清楚的认识，对后期雷达系统的改进起到重要作用。激光雷达探测距离精度标校不少专家学者莅临中科光电展位参观了解激光雷达实物，中科光电工作人员向各位参观学者们演示了激光雷达的工作过程，展位人气不断。专家学者参观中科光电展台　　作为国内外环境监测仪器的领先制造商，中科光电一直致力于为气象环境监测工作提供精准的数据，凭借多年在气象应用领域积累的经验与技术能力，集中优势技术团队，成功将多种产品应用于气象环境监测的各个领域中，参与了许多重要事件。在今年的杭州“G20”峰会、2015年“APEC”峰会、“抗战胜利70周年”首都阅兵现场、2015世界互联网大会和2014年南京青奥会等重大项目中，都起到了重要的保障作用。　　在未来，中科光电依然会将气象环境监测作为重要的工作使命，致力于为气象部门提供更专业的服务。

11月2日，以“加强学科融合、助力气象事业发展”为主题的第33届中国气象学会年会在陕西西安召开。会议为期三天，共组织22个分会场，并首次组织5场交叉学科交流活动。中国气象局副局长、中国气象学会副理事长宇如聪，陕西省副省长冯新柱、陕西省气象局局长丁传群等出席了开幕式。中国科学院院士曾庆存、中国工程院院士丁一汇、中国科学学院院士万卫星等近2000名杰出代表参加了此次会议。会议期间，我司的技术学者们与业内专家相互交流科研发展，探讨业务，并携大气环境监测雷达亮相展台，获得不少关注。在这次会议中，我司研究员就《激光雷达在环境气象领域中的应用》、《重庆地区秋季大气臭氧垂直分布特征研究》与各位专家学者做了学术交流。在当下，激光雷达已经广泛应用于大气边界层、水汽、大气温度、大气风场等探测中。我公司的大气颗粒物激光雷达能对沙尘的过境、高空输送、沉降等信息进行探测，能输出高时间分辨率的大气光学厚度、边界层高度等数据信息，还可以观测到云底高度及云体结构性质的演变过程，为降水、降雪、冰雹等天气的预测预报提供前期的指示信号。 短临预报：降雨 短临预报：冰雹在气象学中，气象因素也会对臭氧产生影响，臭氧是城市光化学烟雾的最主要成分之一,同时也是重要的温室气体, 高浓度臭氧将对人类、动植物以及建筑物造成极大的危害。我公司臭氧探测激光雷达能获取大气臭氧的时空分布信息，对大气环境、大气物理、化学分析等的监测控制有着较大的指导意义。 我司研究院还向各位专家学者分享了《大气颗粒物监测激光雷达的性能参量标校》、据悉，现在气象学领域还未曾出现统一的对激光雷达系统性能参数的测量验证。我司提出的是目前主流的激光雷达系统标校方法，能让使用者对大气颗粒物监测激光雷达的距离准确性和退偏比得到清楚的认识，对后期雷达系统的改进起到重要作用。 激光雷达探测距离精度标校不少专家学者莅临我司展位参观了解激光雷达实物，我司工作人员向各位参观学者们演示了激光雷达的工作过程，展位人气不断。