安光所在高分辨率激光外差光谱应用于风场探测方面获得新进展

　　【化工仪器网 项目成果】在过去的二十年里，全球数值天气预报(NWP)模式的性能一直在不断提高。NWP模式的本质是描述大气运动的规律，广泛应用于中短期天气预报、环境变化、气候预测等领域，可谓7天天气预报提供依据。
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　　大气风场是NWP模式最重要的初始输入之一，其准确性对NWP的性能有着重要影响。对大气风场的研究不仅可以提供对大气动力学过程的有用简介，促进大气空间的研究，也可以确保活动空间的安全。
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　　激光测风雷达是相对较新的一种测风技术，主要通过分子散射测量大气风速和大气温度的主动探测技术，具有测量精度高、分辨率高、探测范围广、响应速度快等特点，对晴空天气的大气探测具有显著的作用。然而，其数据可靠度受环境影响、雷达设备重量较大、移动工作能力较差等缺陷限制了其在复杂地理环境中的进一步应用。
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　　激光外差辐射计(LHR)具有高光谱分辨率的特点，可以有效地探测到由风场引起的微小多普勒频移，频移结合大气透过率谱，通过光谱反演得到沿视线方向水平风的垂直廓线和大气柱浓度等信息。此外，LHR还具有轻便、可靠、成本低等特点，近年来受到诸多关注。
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　　近日，中科院合肥研究院安徽光机所研究团队在激光外差光谱应用于风场探测方面取得新进展。该研究团队设计了一个基于氧气矫正的近红外激光外差辐射计(LHR)，采用地基太阳掩星模式，用于测量对流层和低平流层中风场的垂直剖面。
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　　据了解，该设备能够同时测量大气O2和CO2透过率谱，基于受约束的内尔德-米德(Nelder-Mead’s)单纯形法，利用大气O2透过谱来校正大气温度和压力分布，并结合最优估算法反演得到了精度为±2.5 m/s的大气风场垂直剖面。
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　　研究结果表明，氧气校正激光外差辐射计作为便携式和小型化测量仪器在风场探测中具有广阔的应用潜力。
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　　该研究以High-resolution oxygen-corrected laser heterodyne radiometer (LHR) for stratospheric and tropospheric wind field detection为题发表于美国光学学会(OSA)学术期刊Optics Express上。
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　　来源：中科院合肥研究院安徽光机所