中科院大气所羊八井全大气层观测台站建立于2017年4月,核心目标是构建一个全中性大气层多要素、高垂直分辨率、准连续探测系统,获取此前国际上尚未可能获得的同一垂直气柱大气要素的同时变化,以高时空分辨率资料理解某些关键作用区(如对流层顶、急流区、中间层顶)的复杂过程,以高时空分辨率、多要素和长时间观测资料来理解全球变化中的大气上下层及其对太阳活动和地表的响应过程,例如全球变暖中的低层变暖和高层变冷,以高时间分辨率和高垂直分辨率多要素来“捕捉”一些可能的瞬变过程,如太阳活动对大气层的物理作用链等。
羊八井全大气层观象台部署的APSOS(多波段多大气成分主被动综合探测)系统,采用主被动遥感相结合的方式,涵盖从紫外到红外、从太赫兹到毫米波的探测波段,探测对象包括:大气温室气体、大气污染气体、大气温度、湿度和风场、气溶胶、卷云和非降水云等。该探测系统的各核心单元在技术开发上自成体系,在数据反演方面相互配合,该系统大幅提升了我国在大气环境探测方面的综合国力和技术水平,为大气环境监测、灾害预报和科学研究提供有价值的原始数据,有助于对大气中新过程、新现象的发现和理解。
羊八井全大气层观测站位于西藏拉萨西北90公里青藏公路和青藏铁路旁,念青唐古拉山下海拔4300米的高原盆地,该地区大气水汽很少,极有利于APSOS系统能力的全面实现,可达到对全(中性)大气层(近地面至110公里)的高垂直分辨率(10~100米)、高时间分辨率(1分钟~1小时)、连续的多要素同时定量观测的目的,在国家子午二期工程、青藏高原二次科学考察、临近空间先导专项和中国科学院前沿科学重点研究项目等多项国家重大科研任务中得到推广应用,近年来(2018-2022年)基于台站发表相关论文近30篇、获取专利20项、软件著作权7项。 APSOS系统将继续长期在青藏高原开展科学探测,羊八井全大气层观象台也将成为我国青藏高原地区首个全中性大气层、多要素综合探测实验基地,同时力求成为青藏高原腹地人类活动对环境影响的国际前沿综合探测基地、卫星和地基大气遥感验证基地,并且与国内外同行开展青藏高原全大气层的合作研究,提升国际影响力。
图1 羊八井APSOS系统鸟瞰布局图
图2 羊八井全大气层观测站
图3 羊八井台站野外激光雷达观测图
图4 科技部长王志刚一行2019年9月考察羊八井观测站
图5 羊八井观测站APSOS系统布局和观测实景
图6 羊八井APSOS系统探测要素