2022年01月24日

兰州大学大气科学学院副院长黄忠伟:

建起“一带一路”激光雷达观测网

在兰州大学大气科学学院副院长黄忠伟的办公室墙上,贴着一张“一带一路”激光雷达观测网的全景地图,展示的正是黄忠伟带领团队建设的“一带一路”激光雷达网项目。该项目东起兰州,途经河西走廊、新疆等地,以及巴基斯坦、塔吉克斯坦、伊朗、以色列和阿尔及利亚等国家,总共14个地面观测站,跨越直线距离8000多公里。每个观测站均以自主研发的多波段拉曼偏振激光雷达为主,配有若干其它观测仪器,综合利用卫星遥感观测,构建对大气成分与气象要素的区域立体遥感观测体系,填补了该地区目前缺乏可靠、先进大气综合观测资料的空白,服务于国家“一带一路”倡议。

兰州大学大气科学研究领域,在2006年以前用的是地面仪器,2014年前用的是从国外进口的一台米散射激光雷达。“培养人,造雷达并开展气象研究”,当时大气科学学院教授黄建平的目光,投注在了跨专业保研的2003级物理科学与技术学院本科生黄忠伟身上,这名学生对雷达研究非常感兴趣。2009年秋,在黄建平的协调下,黄忠伟前往日本东北大学进行联合培养。他不仅学习了激光雷达技术,还掌握了一项“超能力”——荧光多波段测量。2011年,黄忠伟学成回国组建了激光雷达实验室和雷达智造团队。2014年1月,在总面积不到40平方米的“雷达加工车间”,诞生了我国第一台多波段拉曼—荧光激光雷达,并成为生产其它雷达的参考标准。

激光雷达能造出来极不容易,从最开始用专用软件画图设计,到对购买来的一个个零配件进行组装调试,每一台激光雷达光零部件就有100多个,每个零部件都要出2至3个方案。相较于其他雷达,多波段拉曼—荧光激光雷达可实现大气气溶胶全荧光光谱的精细探测,也就是说,它可以测定38个波段和20公里的大气颗粒物信息,不仅提高了信号数据的反演精度,还可根据散射变化的频率测定物质成分。黄忠伟带领团队自主研发的拉曼偏振激光雷达,主要用于大气遥感与环境监测研究,他的研究工作全面涵盖了硬件技术开发、新算法反演及遥感应用等方面,已获批多项国家发明专利并申请美国、德国等地国际发明专利,在国际一流期刊已发表SCI论文多篇,相关研究成果已转化。自2014年以来,黄忠伟提出并组织实施沙尘—生物气溶胶观测研究计划(the Dust-Bioaerosol Campaign,简称DuBi计划),基于激光遥感与DNA测序等先进手段,在我国率先开展东亚沙尘传输路径上生物气溶胶性质的演变特征研究,探讨沙尘—生物气溶胶的传输规律及其对气候影响等关键科学问题。

自2012年7月博士毕业留校工作后,黄忠伟始终不忘初心,认真、担当、务实,扎根西北,在其平凡的岗位上默默耕耘。他长期从事大气气溶胶与云探测及其气候效应的研究,先后主持国家自然科学基金项目多项,参与国家重大科研仪器研制项目、国家基金委创新研究群体、国家重点研发计划等国家级项目。他发表的SCI论文多达数十篇(被SCI引用千余次),获批国家发明专利、实用新型专利、软件著作权多项,是教育部首批全国高校黄大年式教师团队和科技部创新人才推进计划重点领域创新团队的骨干成员。

2020年10月,由兰州大学、新疆自治区气象局等单位共建的兰州大学“一带一路”激光雷达网若羌站正式揭牌。至此,该雷达观测网国内段7个站全部建成。从硬件技术改进到新算法反演,再到大气遥感与环境监测应用……近年来,由黄建平、黄忠伟领衔的兰州大学雷达智造团队不断攻坚克难,自主研发的多波段拉曼偏振激光雷达,不仅覆盖“一带一路”沿线国家和地区高精度、高分辨率的气象灾害预报预警系统,服务于铁路和物流运输,还正在全球气候变化研究等领域发挥着积极作用。

兰州日报社全媒体记者 何 燕

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