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國產科學儀器設備助力極地科考
2024年09月26日 10:45:40
來源：化工儀器網 點擊量：5314
中國氣象科學研究院的研究團隊自主研發了便攜式雪粒徑測量裝置和雪硬度計，以更精確地測量雪粒徑與雪的硬度，為全球氣候研究提供了重要數據支撐。
【化工儀器網 時事熱點】南極洲的地理位置比較獨特，因而對該地的科學研究程度較低。但由于它所處的特殊地理位置，科學探索上的獨特條件，自然資源的巨大潛力，近幾十年來引起各國政府和科學界的高度重視。
為了深入研究這些冰雪覆蓋區域對全球氣候的影響，科學家們展開了多次科考任務。中國氣象科學研究院的研究團隊不僅參與了這些任務，還自主研發了便攜式雪粒徑測量裝置和雪硬度計，以更精確地測量雪粒徑與雪的硬度，為全球氣候研究提供了重要數據支撐。
以雪粒徑為例，其參數在不同區域存在非常大的差異。雪粒徑指的是雪的光學等效直徑，是影響雪面反照參數的重要因素之一。雪粒徑的大小直接影響到可見光、近紅外和微波波段的反照率和吸收率，而雪面的反照率在全球氣候系統中發揮著重要作用，因此，準確掌握雪面和雪層的雪粒徑信息至關重要。
此前，測量雪粒徑常用方法是通過攝像拍攝雪面和雪層的圖像，有經驗的觀測者通過與標準尺子比較從而得出雪粒徑。但這種方式太過于依賴觀測者自身及拍攝條件，具有測試時間長、人為因素影響大、主觀性強等缺點，因此迫切需要一種可以快速測量雪粒徑的手段。
中國氣象科學研究院極地與氣候變化研究所所長、研究員丁明虎帶領團隊發明的便攜式雪粒徑測量裝置，通過漫散射原理，獲得雪面反射率，再結合雪面密度，可以間接測量冰雪的顆粒大小。這種方法更加快速、客觀，可以在短時間測量同一區域或斷面上不同點的雪反照率和雪粒徑，從而了解雪粒徑分布規律，更加深入地了解雪特性。
此外，在南極科考中要尋找適合搭建建筑或者開展作業的地方，還需要了解不同雪層的機械性能，雪的硬度測試便成了反映冰雪強度的重要指標。過去主要是采用人工判斷的方法，通過監測探針觸探反饋的手感判斷冰雪質量，同樣很容易受到主觀因素干擾。
丁明虎團隊自主研發的雪硬度計，采用精密電機驅動，測量部分使用了微機技術，可以同時測量冰雪硬度及其所處的深度。
雪硬度計自重非常輕，僅有10千克，方便攜帶，儀器還設置了數據鎖存功能，在惡劣條件下也可簡便操作，獲得讀數。不僅如此，考慮到雪硬度儀在低溫環境下工作，團隊還為儀器安裝了可在低溫環境工作的電池，使得低溫下設備續航能力得到提升。
在第39次、40次南極科考中，便攜式雪粒徑測量裝置和雪硬度計得到了充分檢驗。科考人員通過這兩款儀器獲取了大量南極雪質相關數據，為我國更加深入研究南極提供了有力支撐。同時，也為全球氣候研究提供了重要數據參考。
素材來源：中國氣象報社
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