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仪表网 研发快讯】近日，安光所张为俊研究员课题组在
气溶胶单次散射反照率垂直廓线探测技术方面取得新进展，相关研究成果以《无人机载腔增强反照率
光谱仪：一个同时原位测量气溶胶光散射和光吸收垂直廓线的强大工具》为题发表于美国光学学会(OSA)出版的Optics Express(SCI二区，IF=3.833，光学类Top期刊)上。
气溶胶单次散射反照率(SSA，散射系数与消光系数之比)是辐射强迫计算中关键的输入参数。测量SSA的垂直廓线，对于气溶胶辐射效应的准确评估和气溶胶-辐射-大气边界层相互作用等研究具有重要意义。然而，受探测手段限制，目前SSA垂直廓线直接观测数据十分有限且误差较大，亟需发展可用于准确探测SSA垂直廓线的装置。
团队赵卫雄研究员等人2014年将宽带腔增强吸收光谱技术与积分球相结合，研制了国际上首台腔增强反照率光谱仪，实现了气溶胶消光、散射和吸收系数以及SSA的原位、同步测量(Atmospheric Measurement Techniques, 7(8), 2551-2566, 2014)。之后，进一步发展了宽波段腔增强反照率光谱测量系统(Optics Express, 26(25), 33484-33500, 2018)和吸湿性腔增强反照率光谱仪(Atmospheric Measurement Techniques, 13(5), 2623-2634, 2020)，实现了气溶胶多光学参数的光谱特性和吸湿增长特性测量。
本研究在已有工作基础上，针对气溶胶单次散射反照率垂直廓线测量，采用新型笼式同轴一体化的光腔结构(图1)和高精度温控电流源系统，解决了飞行过程中振动和温度变化带来的影响，结合独立的供气和供电方式，研制了无人机载腔增强反照率光谱仪(图2，Optics Express, 31(12), 20518-20529, 2023)，首次实现了SSA垂直廓线的原位测量(图3)。
系统包含一架六旋翼油动无人机(载重40kg，续航超1小时)和一台小型化反照率光谱仪，并配备了微型黑碳仪、光学气溶胶探空仪和袖珍式紫外臭氧分析仪等多种辅助载荷和探头。系统已成功应用于2020-2021年寿县国家气候观象台气溶胶光学特性垂直综合观测实验，可为气溶胶与边界层相互作用、大气复合污染以及气候变化等研究提供重要、独特的测量方法和准确的观测数据。
本研究得到国家自然科学基金、中国科学院科研装备研制项目、中科院青年创新促会、及合肥物质科学研究院院长基金资助。
图1. 无人机载腔增强反照率光谱仪笼式一体化光腔结构示意图
图2. 无人机载腔增强反照率光谱仪实物图
图3. 无人机载腔增强反照率光谱仪应用于多光学参数垂直廓线测量示例
