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中国科大团队实现全球最高精度风场连续探测 达空间分辨率3米、时间分辨率0.1秒
2022年07月06日 09:27:07
来源：化工仪器网 作者：羊舌木 点击量：4076
中国科学技术大学地球和空间科学学院教授薛向辉团队在相干测风激光雷达系统研制方面取得重大突破，首次实现空间分辨率3米、时间分辨率0.1秒的风场探测。
【化工仪器网 时事热点】精确地大气风场观测对提高长期天气预报的准确性、风暴预报的准确性、改进气候研究模型、军事环境预报、提高国防安全等方面具有重大意义。在航空母舰上，机群的安全升空和着落都依赖周围大气风场的精确测量。因此，各国气象组织、航空航天研究机构等都积极开展有关风场探测系统的研究。
米级-亚秒级分辨率的大气风场探测在航空航天安全、高价值目标保障、数值天气预报等方面具有重大意义，但高时空分辨的连续风场观测对激光雷达仍是一个挑战。比如，为获取3米和0.1秒时空分辨率的风场观测结果，需要将现有激光雷达信号检测灵敏度提高2个数量级以上。
为了实现“看得远、看得细，测得快、测得准”的高时空分辨测风激光雷达，中国科学技术大学地球和空间科学学院教授薛向辉团队通过在激光光源、光学收发系统、高速数据采集电路和数据处理算法上对激光雷达进行全面优化，并在时频分析、脉冲编码基础上提出一种新的反演算法。
研究团队所做的优化大大提高了风场反演精度和稳健性，并且最终实现了一套全国产化的“产品级”测试样机。该雷达样机工作波长为1550.1纳米，具有人眼安全、设备轻便(整装设备40公斤)、工作稳定、环境适应性强等特点。
同时，为了进一步测试雷达观测性能和环境适应性，团队在安徽省宿州市高铁站实地测量了高速列车尾流中的风场结构。雷达在无人值守下连续稳定工作超过100小时，获得了3米和0.1秒高时空分辨率下的350公里每小时的高铁尾流连续观测，并首次利用激光雷达捕捉到高铁尾流中类似于冯卡门涡街的风场结构，与计算流体力学模拟结果高度一致。
相干测风激光雷达系统研制方面的突破，首次实现了空间分辨率3米、时间分辨率0.1秒的风场探测，是迄今为止有报道的全球最高精度的风场连续探测。国际知名光学期刊《光学快报》的审稿人对该工作给与了高度评价，称赞“观测结果是引人注目和印象深刻的”、“迄今为止首次实现连续观测的高分辨率结果”。
(资料来源：中国新闻网)
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