安光所在高分辨率激光外差光譜應用于風場探測方面獲得新進展
【化工儀器網 項目成果】在過去的二十年里，全球數值天氣預報(NWP)模式的性能一直在不斷提高。NWP模式的本質是描述大氣運動的規律，廣泛應用于中短期天氣預報、環境變化、氣候預測等領域，可謂7天天氣預報提供依據。
大氣風場是NWP模式最重要的初始輸入之一，其準確性對NWP的性能有著重要影響。對大氣風場的研究不僅可以提供對大氣動力學過程的有用簡介，促進大氣空間的研究，也可以確保活動空間的安全。
激光測風雷達是相對較新的一種測風技術，主要通過分子散射測量大氣風速和大氣溫度的主動探測技術，具有測量精度高、分辨率高、探測范圍廣、響應速度快等特點，對晴空天氣的大氣探測具有顯著的作用。然而，其數據可靠度受環境影響、雷達設備重量較大、移動工作能力較差等缺陷限制了其在復雜地理環境中的進一步應用。
激光外差輻射計(LHR)具有高光譜分辨率的特點，可以有效地探測到由風場引起的微小多普勒頻移，頻移結合大氣透過率譜，通過光譜反演得到沿視線方向水平風的垂直廓線和大氣柱濃度等信息。此外，LHR還具有輕便、可靠、成本低等特點，近年來受到諸多關注。
近日，中科院合肥研究院安徽光機所研究團隊在激光外差光譜應用于風場探測方面取得新進展。該研究團隊設計了一個基于氧氣矯正的近紅外激光外差輻射計(LHR)，采用地基太陽掩星模式，用于測量對流層和低平流層中風場的垂直剖面。
據了解，該設備能夠同時測量大氣O2和CO2透過率譜，基于受約束的內爾德-米德(Nelder-Mead’s)單純形法，利用大氣O2透過譜來校正大氣溫度和壓力分布，并結合最優估算法反演得到了精度為±2.5 m/s的大氣風場垂直剖面。
研究結果表明，氧氣校正激光外差輻射計作為便攜式和小型化測量儀器在風場探測中具有廣闊的應用潛力。
該研究以High-resolution oxygen-corrected laser heterodyne radiometer (LHR) for stratospheric and tropospheric wind field detection為題發表于美國光學學會(OSA)學術期刊Optics Express上。
來源：中科院合肥研究院安徽光機所
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