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    科研進展

    Atmosphere: 大氣二氧化碳濃度無人機探測技術助力雙碳戰略

      雙碳戰略中溫室氣體收支的精準測量和核算方面仍然蘊含諸多關鍵科學問題函待解決,需要高時頻、高分辨的有效觀測數據予以支撐。無人機由于其成本低、機動性高、懸停穩定等特點,有潛力成為溫室氣體天空地一體化觀測中重要的組成部分。微小型無人機平臺技術較新,國內外基于此類無人機探測的研究處于起步階段,還未形成成熟的觀測標準。

      中國科學院大氣物理研究所碳中和研究中心劉毅、楊東旭課題組研發了大氣二氧化碳濃度中高精度(1ppm)無人機探測技術(圖1),開展了氣動力學模擬和環境變量控制實驗,揭示并深入研究了影響飛行過程中探測精度的關鍵因素,設計了飛行載荷系統,有效降低二氧化碳探測偏差。同時搭載大氣污染物傳感器,通過高集成輕量化設計,增加了觀測適用性和數據的可用性。

      研究融合了先進的無人機平臺技術與中高精度(NDIR)二氧化碳探測技術,在科學需求牽引下,形成創新。研發人員成功在北京市郊區對載荷進行了500米溫室氣體濃度廓線的探測實驗(圖2)。研究成果以Article形式發表于MDPI Atmosphere學術期刊。碳中和研究中心工程師趙桐暉為第一作者,楊東旭副研究員為通訊作者。本研究獲得國家重點研發計劃資助(2021YFB3901000)以及中國科學院重點科研項目資助(ZDRW-ZS-2019-1)。

      文章鏈接:Zhao, T.; Yang, D.; Liu, Y.; Cai, Z.; Yao, L.; Che, K.; Ren, X.; Bi, Y.; Yi, Y.; Wang, J.; et al. Development of an Integrated Lightweight Multi-Rotor UAV Payload for Atmospheric Carbon Dioxide Mole Fraction Measurements. Atmosphere 2022, 13, 855. https://doi.org/10.3390/atmos13060855

    圖1.無人機飛行測試實驗

    圖2.北京市郊區對載荷進行了500米溫室氣體濃度廓線的探測實驗,(a),(b),(c)分別對應三組飛行實驗。

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