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近日，中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)與中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司第三〇四研究所合作，研發(fā)出一種單光子探測(cè)自由空間區(qū)段光譜遙感技術(shù)，可以用于自由大氣中二氧化碳(CO2)和半重水(HDO)有距離分辨率的光譜遙感分析。
距離分辨率是指將在距離維將兩個(gè)大小相等的點(diǎn)目標(biāo)區(qū)分開(kāi)的最小距離。有距離分辨率的光譜遙感分析就是每間隔一定距離就可以反饋一個(gè)檢測(cè)目標(biāo)的濃度數(shù)值。根據(jù)多點(diǎn)數(shù)據(jù)就可以得到檢測(cè)目標(biāo)隨距離變化的濃度分布圖。
目前大氣氣體遙感分析技術(shù)已經(jīng)較為成熟，主要有差分吸收光譜法、傅里葉變換紅外光譜法、激光雷達(dá)探測(cè)法和太陽(yáng)光度計(jì)遙感法等，各有不同特點(diǎn)，如傅里葉變換紅外光譜法德優(yōu)勢(shì)在于分辨率、高靈敏度、高信噪比、大通量和寬頻帶。然而獲取距離分辨信息對(duì)于現(xiàn)有的大氣氣體遙感分析技術(shù)依然是個(gè)大難題，只有激光雷達(dá)探測(cè)法中的距離分辨差分吸收激光雷達(dá)可以在遙感時(shí)提供距離分辨信息，但這要求數(shù)據(jù)反演時(shí)需要已知?dú)怏w光譜線(xiàn)型。
為解決這一難題，研究人員采用光頻梳拍頻鎖定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)探測(cè)激光在百納米光譜范圍內(nèi)的精確波長(zhǎng)鎖定；研制了高效率、低噪聲、大面元的超導(dǎo)納米線(xiàn)單光子探測(cè)器，提高激光雷達(dá)探測(cè)信噪比，不再依賴(lài)提高激光器功率和擴(kuò)大望遠(yuǎn)鏡面積；提出實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)，通過(guò)高速切換、交替發(fā)射探測(cè)激光和參考激光，實(shí)時(shí)校正大氣氣溶膠變化、湍流影響望遠(yuǎn)鏡接收效率、出射激光功率漂移、探測(cè)器效率變化等因素。經(jīng)過(guò)多項(xiàng)核心技術(shù)攻關(guān)，研究人員終于實(shí)現(xiàn)了有距離分辨的大氣光譜分析。
這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)有多種應(yīng)用，包括監(jiān)測(cè)溫室氣體、監(jiān)測(cè)大氣原位化學(xué)反應(yīng)和同位素、預(yù)警易燃易爆和有毒氣體的泄露等。在試驗(yàn)中，研究人員使用這一分析技術(shù)進(jìn)行水平掃描，成功遙感檢測(cè)到了百平方公里范圍的CO2濃度。在我國(guó)提出“雙碳”目標(biāo)之后，開(kāi)展碳交易、減少碳排放的任務(wù)越來(lái)越重。這項(xiàng)新技術(shù)能夠?yàn)樘荚刺紖R的監(jiān)測(cè)和核算提供新手段，從而實(shí)現(xiàn)碳中和提供新的技術(shù)支持。
(原標(biāo)題：大氣遙感分析技術(shù)突破 為實(shí)現(xiàn)碳中和提供新支持)
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