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仪表网 研发快讯】12月3日，美国光学学会旗下杂志Optics Express在线刊载了武汉大学电子信息学院、湖北武汉大气遥感国家野外科学观测研究站(野外站)易帆教授团队在大气温度廓线
探测仪器研制方面的最新成果。论文题为“Pure rotational Raman lidar for accurate profiling of atmospheric temperature and aerosol/cloud backscatter coefficients”(《精准探测大气温度和
气溶胶/云后向散射系数的纯转动拉曼激光雷达》)。电子信息学院易帆教授为论文第一作者兼通讯作者，团队成员余长明、张云鹏、柳付超、何芸和周军为论文合作作者。
大气温度是数值天气预报、气候变化评估、大气热动力学以及大气化学等诸多领域的关键参数。传统纯转动拉曼激光雷达探测大气温度的精度有限，制约了大规模的推广应用，原因是提取的多支氮分子转动拉曼谱线强度与温度不具备严格的解析函数关系。野外站团队发现，提取单支谱线可有效解决这一问题，是大气温度精准测量的最优技术方案。为此，经过多年的技术攻关和原理试验，团队自主设计并成功实现了窄带滤光片+Fabry-Perot干涉仪组合的超窄带滤光系统，一举攻克单支氮分子转动拉曼谱线提取这一核心技术难关。团队研制的全球首台可实现近地面至平流层(白天：1-21公里；夜晚1-35公里)全天时精准温度测量的激光雷达，其时间分辨率达到1小时，空间分辨率为150米，在温度测量精度方面，夜晚21公里高度(白天为11公里)以下误差优于2摄氏度，达到国际领先水平。
团队在2012年率先提出原理方案，2018年首台原理样机成功问世并得到国际同行的高度认可，2020年获得美国发明专利授权(Yi et al., 2020, United States Patent: US 10620318B2)，2021年证实该雷达在气溶胶和云光学特征精确测量方面的有效性，随后经过一系列技术改造和优化，在2022年12月团队成功推出可用于常规探测的激光雷达产品。十年磨一剑，团队为大气探测打造出当今世界上“最精准的立体温度计”。该系统在气象预报以及航天领域有广阔的应用前景。
自2014年起，该工作得到两个国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目的资助。在基金委2023年重大仪器项目中期评议中，该项目是地球科学学部唯一获得优秀评价的项目，并被基金委推荐为中央第38督导组现场考察备选项目。此外，国家科技部自2019年起也给予野外站平台持续的资助。如今，这款新型测温激光雷达凭借其稳定优异的工作性能，已在国家重大科技基础设施“子午二期”项目的武汉珞珈山站和深圳博罗站投入应用部署。值得一提的是，2020年野外站团队成员克服疫情等不利因素，在南极中山站成功部署我国首台极地拉曼测温激光雷达，为极地气候变化研究提供了强有力的技术支撑和精准数据。
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