【儀表網 研發快訊】12月3日，美國光學學會旗下雜志Optics Express在線刊載了武漢大學電子信息學院、湖北武漢大氣遙感國家野外科學觀測研究站(野外站)易帆教授團隊在大氣溫度廓線探測儀器研制方面的最新成果。論文題為“Pure rotational Raman lidar for accurate profiling of atmospheric temperature and aerosol/cloud backscatter coefficients”(《精準探測大氣溫度和氣溶膠/云后向散射系數的純轉動拉曼激光雷達》)。電子信息學院易帆教授為論文第一作者兼通訊作者，團隊成員余長明、張云鵬、柳付超、何蕓和周軍為論文合作作者。
 

　　大氣溫度是數值天氣預報、氣候變化評估、大氣熱動力學以及大氣化學等諸多領域的關鍵參數。傳統純轉動拉曼激光雷達探測大氣溫度的精度有限，制約了大規模的推廣應用，原因是提取的多支氮分子轉動拉曼譜線強度與溫度不具備嚴格的解析函數關系。野外站團隊發現，提取單支譜線可有效解決這一問題，是大氣溫度精準測量的最優技術方案。為此，經過多年的技術攻關和原理試驗，團隊自主設計并成功實現了窄帶濾光片+Fabry-Perot干涉儀組合的超窄帶濾光系統，一舉攻克單支氮分子轉動拉曼譜線提取這一核心技術難關。團隊研制的全球首臺可實現近地面至平流層(白天：1-21公里；夜晚1-35公里)全天時精準溫度測量的激光雷達，其時間分辨率達到1小時，空間分辨率為150米，在溫度測量精度方面，夜晚21公里高度(白天為11公里)以下誤差優于2攝氏度，達到國際領先水平。
 

　　團隊在2012年率先提出原理方案，2018年首臺原理樣機成功問世并得到國際同行的高度認可，2020年獲得美國發明專利授權(Yi et al., 2020, United States Patent: US 10620318B2)，2021年證實該雷達在氣溶膠和云光學特征精確測量方面的有效性，隨后經過一系列技術改造和優化，在2022年12月團隊成功推出可用于常規探測的激光雷達產品。十年磨一劍，團隊為大氣探測打造出當今世界上“最精準的立體溫度計”。該系統在氣象預報以及航天領域有廣闊的應用前景。
 

　　自2014年起，該工作得到兩個國家自然科學基金委重大科研儀器研制項目的資助。在基金委2023年重大儀器項目中期評議中，該項目是地球科學學部唯一獲得優秀評價的項目，并被基金委推薦為中央第38督導組現場考察備選項目。此外，國家科技部自2019年起也給予野外站平臺持續的資助。如今，這款新型測溫激光雷達憑借其穩定優異的工作性能，已在國家重大科技基礎設施“子午二期”項目的武漢珞珈山站和深圳博羅站投入應用部署。值得一提的是，2020年野外站團隊成員克服疫情等不利因素，在南極中山站成功部署我國首臺極地拉曼測溫激光雷達，為極地氣候變化研究提供了強有力的技術支撐和精準數據。