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國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器設(shè)備助力極地科考

2024-09-27 15:36:40化工儀器網(wǎng)閱讀量：227 我要評(píng)論


　　南極洲的地理位置比較獨(dú)特，因而對(duì)該地的科學(xué)研究程度較低。但由于它所處的特殊地理位置，科學(xué)探索上的獨(dú)特條件，自然資源的巨大潛力，近幾十年來(lái)引起各國(guó)政府和科學(xué)界的高度重視。
 
　　為了深入研究這些冰雪覆蓋區(qū)域?qū)θ驓夂虻挠绊?，科學(xué)家們展開(kāi)了多次科考任務(wù)。中國(guó)氣象科學(xué)研究院的研究團(tuán)隊(duì)不僅參與了這些任務(wù)，還自主研發(fā)了便攜式雪粒徑測(cè)量裝置和雪硬度計(jì)，以更精確地測(cè)量雪粒徑與雪的硬度，為全球氣候研究提供了重要數(shù)據(jù)支撐。
 
　　以雪粒徑為例，其參數(shù)在不同區(qū)域存在非常大的差異。雪粒徑指的是雪的光學(xué)等效直徑，是影響雪面反照參數(shù)的重要因素之一。雪粒徑的大小直接影響到可見(jiàn)光、近紅外和微波波段的反照率和吸收率，而雪面的反照率在全球氣候系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，因此，準(zhǔn)確掌握雪面和雪層的雪粒徑信息至關(guān)重要。
 
　　此前，測(cè)量雪粒徑常用方法是通過(guò)攝像拍攝雪面和雪層的圖像，有經(jīng)驗(yàn)的觀測(cè)者通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)尺子比較從而得出雪粒徑。但這種方式太過(guò)于依賴(lài)觀測(cè)者自身及拍攝條件，具有測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、人為因素影響大、主觀性強(qiáng)等缺點(diǎn)，因此迫切需要一種可以快速測(cè)量雪粒徑的手段。
 
　　中國(guó)氣象科學(xué)研究院極地與氣候變化研究所所長(zhǎng)、研究員丁明虎帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)明的便攜式雪粒徑測(cè)量裝置，通過(guò)漫散射原理，獲得雪面反射率，再結(jié)合雪面密度，可以間接測(cè)量冰雪的顆粒大小。這種方法更加快速、客觀，可以在短時(shí)間測(cè)量同一區(qū)域或斷面上不同點(diǎn)的雪反照率和雪粒徑，從而了解雪粒徑分布規(guī)律，更加深入地了解雪特性。
 
　　此外，在南極科考中要尋找適合搭建建筑或者開(kāi)展作業(yè)的地方，還需要了解不同雪層的機(jī)械性能，雪的硬度測(cè)試便成了反映冰雪強(qiáng)度的重要指標(biāo)。過(guò)去主要是采用人工判斷的方法，通過(guò)監(jiān)測(cè)探針觸探反饋的手感判斷冰雪質(zhì)量，同樣很容易受到主觀因素干擾。
 
　　丁明虎團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的雪硬度計(jì)，采用精密電機(jī)驅(qū)動(dòng)，測(cè)量部分使用了微機(jī)技術(shù)，可以同時(shí)測(cè)量冰雪硬度及其所處的深度。
 
　　雪硬度計(jì)自重非常輕，僅有10千克，方便攜帶，儀器還設(shè)置了數(shù)據(jù)鎖存功能，在惡劣條件下也可簡(jiǎn)便操作，獲得讀數(shù)。不僅如此，考慮到雪硬度儀在低溫環(huán)境下工作，團(tuán)隊(duì)還為儀器安裝了可在低溫環(huán)境工作的電池，使得低溫下設(shè)備續(xù)航能力得到提升。
 
　　在第39次、40次南極科考中，便攜式雪粒徑測(cè)量裝置和雪硬度計(jì)得到了充分檢驗(yàn)?？瓶既藛T通過(guò)這兩款儀器獲取了大量南極雪質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)，為我國(guó)更加深入研究南極提供了有力支撐。同時(shí)，也為全球氣候研究提供了重要數(shù)據(jù)參考。
 
　　素材來(lái)源：中國(guó)氣象報(bào)社
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