地球大氣的中間層頂與低熱層構(gòu)成了重要區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的物理和化學(xué)過(guò)程受到源自低層大氣與近地空間能量傳輸?shù)挠绊憽Ｖ行燥L(fēng)在理解中層頂區(qū)域的動(dòng)力學(xué)特性、物質(zhì)輸運(yùn)機(jī)制及能量收支平衡等方面具有重要作用。同時(shí)，中性風(fēng)場(chǎng)也是大氣模型中的關(guān)鍵性參數(shù)。
近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心團(tuán)隊(duì)研制出基于非對(duì)稱空間外差光譜技術(shù)的光學(xué)干涉儀。該干涉儀能夠通過(guò)探測(cè)氧原子557.7nm氣輝光譜的多普勒頻移，實(shí)現(xiàn)對(duì)中間層頂約96km高度的中性大氣風(fēng)場(chǎng)的測(cè)量。
該光學(xué)干涉儀采用一體化集成設(shè)計(jì)，其光學(xué)元件由多種類型玻璃材料構(gòu)成。團(tuán)隊(duì)通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)并組合具有不同熱膨脹系數(shù)的玻璃材料，降低了儀器對(duì)溫度變化的敏感性，提升了其在復(fù)雜環(huán)境條件下大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)的魯棒性與穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果表明，該干涉儀的空間頻率和相位偏置與溫度的敏感系數(shù)分別為?0.038 cm?1/°C和0.624 rad/°C。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)室測(cè)風(fēng)標(biāo)定系統(tǒng)，評(píng)估了干涉儀的測(cè)風(fēng)能力。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在五十次測(cè)量中，風(fēng)速反演誤差范圍被確定為?2 m/s至1.8 m/s。
為驗(yàn)證該新型儀器的測(cè)量有效性，團(tuán)隊(duì)對(duì)部署在漠河站的ASHS干涉儀和激光在中間層頂附近夜間開(kāi)展的中性風(fēng)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。分析表明，兩種不同探測(cè)系統(tǒng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)表現(xiàn)出一致性——經(jīng)向風(fēng)觀測(cè)結(jié)果的皮爾遜相關(guān)系數(shù)達(dá)0.845，緯向風(fēng)觀測(cè)結(jié)果的皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.780。觀測(cè)數(shù)據(jù)回歸斜率小于1的現(xiàn)象，可能源于對(duì)不同高度層風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均處理引入的觀測(cè)偏差。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Atmospheric Measurement Techniques上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃等的支持。
論文鏈接
（a）一體化ASHS干涉模塊，（b）野外觀測(cè)站的ASHS干涉儀配置
本文鏈接：中高層大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)研究獲進(jìn)展http://m.sq15.cn/show-12-2192-0.html
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