"Gözüm" senin "sarı kumundan"
Mayıs ayı başlarında, Çin'in kuzey bölgesi bu yıl en güçlü kum ve toz hava süreciyle karşılaştı.
Tozlu hava, Sincan, Gansu, İç Moğolistan, Pekin, Tianjin vb. Dahil 10'dan fazla ili (şehirler, ilçeler) kapsayan ve ülke alanının 1 / 6'sına yakın olan 1.63 milyon kilometrekarelik bir alanı etkileyen ayak izleriyle geniş bir alanı kapladı. Kum ve toz işleminin etki aralığı ve yoğunluğu bu yıl en yüksek seviyededir. Pekin'in birçok yerinde PM10 konsantrasyonu 1000 mikrogram / m3'ün üzerinde tutulmaktadır.
Aynı zamanda, Anhui Optik ve İnce Mekanik Enstitüsü, Hefei Malzeme Bilimi Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi Atmosferik Optik Merkezi, Çin Meteoroloji İdaresi'nin Atmosferik Gözleminin Kapsamlı Deneysel Üssüne yerleştirilen Raman-metre saçılma lidarını gözlemlemek için kullandı: 4 Mayıs'ta, dikeye yakın yerdeydi. Yönde 3 kilometre içinde büyük miktarda kum ve toz belirdi ve 5 günü sabah saat 8'e kadar toz devam etti.Pekin'de rüzgarlı hava nedeniyle yerde yüzen toz oluştu. 5 günü öğlen 12 civarında kum ve toz tamamen kayboldu.
Şekil 1: 4-5 Mayıs tarihleri arasında Anguang Enstitüsü tarafından Ramanmi Dağılımı Lidar tarafından izlenen Pekin'deki kum ve toz (Pekin'in güney banliyöleri)
11-12 Mayıs tarihleri arasında kuzeyden gelen kum ve toz tekrar geri geldi ve Pekin'i etkiledi. PM10 konsantrasyonu genellikle 200-500 mikrogram / m3'e ulaşır.
Anguang Enstitüsü'nün Raman-metre saçılma lidarı, yere yakın 1 km'den daha az bir rakımda, 11'inde sabah saat 10'dan itibaren kum ve toz göründüğünü ve 12'si öğleden sonra 16: 00'ya kadar devam ettiğini gözlemledi.
Şekil 2: 11-12 Mayıs tarihleri arasında Anguang Enstitüsü tarafından Ramanmi Scattering Lidar tarafından izlenen Pekin'de (Pekin'in Güney Banliyöleri) kum ve toz
Bunu söyledikten sonra, birçok kişi kum tozu ve pusun aynı zamanda aerosol, yani atmosferik partikül madde olduğunu anlamıyor Bilimsel araçlar bunları nasıl tanır?
Burada editör, kum ve pusun hikayesinden bahsedecek.
Kum ve pus
Her şeyden önce, hem kum hem de pus, genellikle "atmosferik partikül madde" olarak bilinen aerosollerdir. Atmosferik partikül madde hem kum hem de pus içerir.
Aralarındaki farklar nelerdir?
Kum tozu esas olarak doğada üretilen parçacıklı maddedir, şekli sürekli değişir ve atmosferdeki tipik "küresel olmayan" bir parçacıktır. Hava kirliliğinin havada yoğunlaşması pustan çok farklıdır. Bulanıklık esas olarak insan yapımıdır ve tipik bir "küresel" parçacık olan nispeten yuvarlak bir şekle sahiptir.
Şekil 3: Bulanık parçacık şeklinin bir parçası (İnternetten alınan resim)
Şekil 4: Toz parçacıklarının şeklinin bir kısmı (İnternetten alınan resim)
Anguang Enstitüsü Atmosferik Optik Merkezi tarafından geliştirilen Raman-metre polarize lidar, dikey bir yükseklikte hedef atmosfere doğrusal polarize lazer ışığı (yalnızca bir yönde titreşen lazer ışığı dalgaları) yayar.Bu lazer ışığı dalgası küresel olmayan parçacıklara dokunduğunda, Geri saçılan lazer ışığı dalgasının polarizasyon durumu değişir ve yayılan lazer ışığı ile aynı titreşim yönündeki lazer ışığı dalgası azalır ve lazer ışığı dalgası ortogonal yönde oluşturulur. Küresel parçacıklar için bu "depolarizasyon" fenomeni meydana gelmez. Bu ilkeye göre, bilimsel araçlar atmosferdeki parçacıklı maddenin toz mu yoksa pus mu olduğunu belirleyebilir.
Bunun kum mu yoksa pus mu olduğunu belirledikten sonra çözülmesi gereken bir diğer soru da kum ve toz konsantrasyonu nedir?
Anguang Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, bu sorunu belirlemek için Raman saçılımı ve sayaç saçılımı lidar teknolojisini kullanıyor.
Raman saçılması ve metre saçılması lidar teknolojisi
Bir parçacığa ışık iletildiğinde, ışık saçılması meydana gelir.
Şekil 5: Işık saçılımının şematik diyagramı (İnternetten alınan resim)
Birçok ışık saçılımı fenomeni arasında, genellikle lidar teknolojisinde kullanılan Raman saçılımı ve sayaç saçılımı algılama teknolojileri vardır.
Şekil 6: Raman saçılması ve metre saçılması (İnternetten alınan resim)
Basit bir ifadeyle, Raman saçılımı, atmosferdeki moleküllerle temas ettiğinde, moleküllerin "optik parmak izi özelliklerine" eşdeğer olan ışık dalga boyunun moleküllerin kendilerinin özellikleriyle (ışığın rengi değişir) değiştiği ve ışığın dalga boyunun değiştiği anlamına gelir. Bilim adamları bu prensibi atmosfere belirli bir dalga boyundaki lazer ışığını yaymak için kullanırlar ve geri saçılan belirli dalga boyunun Raman saçılmış ışık sinyalini tespit ederek, atmosferdeki farklı gaz bileşenlerinin konsantrasyonunu farklı yüksekliklerde belirler ve ardından atmosferin yok olma profilini nicel olarak elde eder. Hat bilgisi. Raman saçılmasının tipik özelliği, saçılan ışığın frekansının gelen ışığın frekansından farklı olmasıdır.
M saçılımı, atmosferdeki parçacıkların veya moleküllerin ışıkla temas ettiklerinde elastik saçılmalarıdır.Yayılan ışığın frekansında değişiklik olmaz.Yayılan ışık sinyaline göre geri saçılan parçacıkların veya moleküllerin enerjisi belirlenir ve daha sonra atmosfer elde edilir. Saçılma bilgisi.
Işık saçılımı bilgilerini elde ettikten sonra, depolarizasyon oranı hesaplama yöntemi ile araştırmacılar, ışık iletim yolundaki atmosferik bileşimin ve aerosol parçacıklarının farklı formlarını belirleyebilir. Küresel parçacıklar ile küresel olmayan parçacıklar arasında geri saçılan ışığın depolarizasyon oranında önemli bir fark olduğu için, parçacıkların saçılan ışığının depolarizasyon oranı lidar ile tespit edilerek parçacıkların şekli (küresel veya küresel olmayan) incelenebilir.
Lidar, lazer ile atmosfer arasındaki etkileşimin radyasyon sinyalini algılayarak atmosferi uzaktan algılamak için bir ışık kaynağı olarak lazeri kullanır. Işık dalgalarının atmosferle etkileşimi, gaz atomları, moleküller, atmosferik aerosol parçacıkları ve bulutları vb. İçeren radyasyon sinyalleri üretecektir ve karşılık gelen ters çevirme yöntemleri, gaz atomları, moleküller, atmosferik aerosol parçacıkları ve bulutlar hakkında bilgi elde etmek için kullanılabilir. Ve diğer atmosferik kompozisyon bilgileri. Bu nedenle, lidar teknolojisinin temeli, ışık radyasyonu ve atmosferik bileşenler arasındaki etkileşimle üretilen çeşitli fiziksel süreçlerdir. Şekil 7'de gösterilen elektromanyetik spektrumda, lidar tarafından kullanılan spektrum kızılötesi, görünür ışıktan ultraviyole bantlarına kadar değişmektedir.
Şekil 7: Elektromanyetik spektrum (İnternetten alınan resim)
Anguang Enstitüsü Atmosferik Optik Merkezi Lidar Araştırma Ekibi
"Kum tespit edici eser" beklenmedik değil. Anguang Enstitüsü Atmosferik Optik Merkezinin atmosferik algılama lidarı, 1991 yılında Piatou, Filipinler'de volkanik külün uluslararası ortak tespitine ve 2001, 2013'te Asya Kum Fırtınası (AD-NET) Uluslararası İşbirliği Projesinin ortak tespitine katıldı. Kuzey Çin'deki Büyük Smog Patlamasının Tespiti ...
Resim 8: "Kum Keşif Yapısı" resmi ve gece çalışması resmi
Anguang Enstitüsü Atmosferik Optik Merkezinde lidar teknolojisinin hızla gelişmesine yol açan bu gece ve gündüz kalıcılığıdır. 30 yıl kadar erken bir tarihte, Anguang Enstitüsü'nden eski nesil bilim adamları, lazer radar atmosferik algılama teknolojisi araştırmalarında uzmanlaşmış bir lazer radar ekibi kurmaya başladılar ve ulusal meteoroloji, çevre koruma ve diğer girişimler için ülkenin her tarafına dağılmış bir grup profesyonel ve teknik personeli eğitti. katkı.
Uzun bir süredir, Atmosferik Optik Merkezi'nin lidar bilimsel araştırma ekibi, disiplinlerin gelişimini ulusal ihtiyaçlarla yakından entegre etmekte ısrar etti ve lidar teknolojisinin sürekli gelişimini ve yeniliğini destekleyerek lidar algılama teknolojisinin uzun vadeli bir gelişimini, eksiksiz tipler, geniş algılama aralığı ve sistem araştırma ve geliştirme çalışmalarını oluşturdu. Veri analizi ile birlikte "uzun", "tam", "büyük" ve "entegre" özellikleri.
Bu "kum arama" testi, lidar atmosferik sondajın operasyonel operasyonu için bir eğitimdir.Lidar sistemi otomasyon, minyatürleştirme, zeka ve gözetimsiz operasyona doğru gelişecektir. Bilimsel araştırmacıların çabalarıyla Raman-metre saçılma lidarının yakın gelecekte yaygın olarak kullanılacağına, meteoroloji ve çevre koruma departmanının teknolojik bir silahı haline geleceğine, halka hizmet edeceğine ve güzel Çin'in "normal mavisine" kendi katkısını yapacağına inanıyorum.
Yazar, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Hefei Institute of Material Science, Chinese Academy of Sciences'da yardımcı araştırmacıdır.
