按照自然資源部關(guān)于中國第41次南極考察工作部署，在國家海洋局極地考察辦公室、中國極地研究中心大力支持下，由中國科學(xué)院國家空間中心（以下簡稱“空間中心”）牽頭的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“高分辨率極區(qū)冰凍圈主被動(dòng)微波探測技術(shù)”近日完成了國際上首次在南極開展的超寬帶高光譜微波輻射計(jì)空地聯(lián)合實(shí)驗(yàn)。

該實(shí)驗(yàn)采用機(jī)載航空實(shí)驗(yàn)和冰面點(diǎn)測實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，利用超寬帶高光譜微波輻射計(jì)完成了南極典型區(qū)域冰蓋內(nèi)部層輻射亮溫的觀測，可實(shí)現(xiàn)南極冰下溫度分布的遙感探測。項(xiàng)目課題單位同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)并實(shí)施了此次南極空地聯(lián)合實(shí)驗(yàn)，包括了機(jī)載和車載實(shí)驗(yàn)：在中山站附近冰蓋區(qū)域的2次直升機(jī)校飛實(shí)驗(yàn)，飛行距離300余公里；在中山站至昆侖站1200余公里熊貓計(jì)劃（PANDA）斷面實(shí)施的5次車載冰面點(diǎn)測實(shí)驗(yàn)。

超寬帶高光譜微波輻射計(jì)由項(xiàng)目牽頭單位空間中心微波遙感技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)，如圖1、2所示。該輻射計(jì)具有瞬時(shí)超寬帶、實(shí)時(shí)兩點(diǎn)定標(biāo)、射頻干擾（RFI）檢測等特點(diǎn)，可以對從超高頻（UHF）到L波段的連續(xù)電磁波頻譜進(jìn)行同步觀測，開關(guān)實(shí)時(shí)切換Cold-FET（在低溫條件下工作的場效應(yīng)晶體管）低溫寬帶噪聲源和匹配負(fù)載實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)高低溫兩點(diǎn)定標(biāo)，高采樣率、高精度數(shù)字譜儀實(shí)現(xiàn)對冰蓋內(nèi)部層輻射亮溫的層析測量。

圖1 機(jī)載超寬帶高光譜微波輻射計(jì)實(shí)物

圖2 車載超寬帶高光譜微波輻射計(jì)實(shí)物

為了使輻射計(jì)適應(yīng)機(jī)載、車載兩種不同的工作場景，發(fā)揮設(shè)備最佳性能，科研人員研制了兩套不同工作體制的超寬帶高光譜微波輻射計(jì)。其中，圖3是機(jī)載超寬帶高光譜微波輻射計(jì)正在執(zhí)行飛行實(shí)驗(yàn)，它配備獨(dú)立供電和慣導(dǎo)系統(tǒng)，全自動(dòng)運(yùn)行，采用懸停方式吊掛在機(jī)腹下方，沿著飛行測線對冰蓋進(jìn)行觀測；圖4是車載超寬帶高光譜微波輻射計(jì)正在進(jìn)行地面定點(diǎn)觀測，設(shè)備主機(jī)吊掛在雪地車伸縮臂上，由駕駛室內(nèi)操作人員遠(yuǎn)程控制設(shè)備工作。

圖3 機(jī)載超寬帶輻射計(jì)直升機(jī)飛行實(shí)驗(yàn)

圖4 車載超寬帶輻射計(jì)雪地車冰面點(diǎn)測實(shí)驗(yàn)

本次實(shí)驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)將與現(xiàn)有的航空和地面冰雷達(dá)數(shù)據(jù)結(jié)合，開展模型修正和反演重建，實(shí)現(xiàn)冰下溫度、結(jié)構(gòu)、密度等多參數(shù)的主被動(dòng)微波聯(lián)合觀測、科學(xué)驗(yàn)證與評價(jià)。此次空地聯(lián)合實(shí)驗(yàn)為我國未來機(jī)載和星載平臺(tái)的主被動(dòng)微波極地探測奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)，進(jìn)一步提升我國在全球氣候變化領(lǐng)域的話語權(quán)。

（供稿：微波室）