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据中央广播电视总台中国之声报道，近日，中国科学院空天信息创新研究院科研团队开展的“青藏高原珠峰地区高寒环境复杂地表地气相互作用天—空—地立体协同观测试验”正式启动。这是在珠峰地区首次利用航空平台获取水热碳通量观测，填补了青藏高原珠峰地区面尺度地气相互作用观测的空白，标志着我国在青藏高原地气相互作用及气候环境观测研究领域的又一重要突破。什么是天—空—地立体协同观测试验？填补了面尺度的观测空白将如何助力我们进一步了解青藏高原？
青藏高原是世界海拔最高的高原，对大气具有强烈的加热效应，进而影响北半球的中纬度大气环流，其地表物质和能量交换不仅影响青藏高原及周边气候，还可通过复杂的气候反馈机制和大气环流影响全球气候，是全球变化背景下地球系统地气相互作用过程及生态系统格局演变研究的重要区域。
中国科学院空天信息创新研究院遥感与数字地球重点实验室贾立研究员团队在位于西藏日喀则定日县境内珠穆朗玛峰北侧，平均海拔约4200米的地方设置试验区。
为什么选在这个地方？贾立解释：“因为每年一到季风来的时候，带来的印度洋或者是太平洋水汽，会出现降水，有丰沛的水汽。但是亚洲季风受到喜马拉雅山的阻挡，在高原沿线这一带的很多地区是过不来的，只有几个有限的水汽通道。在珠峰北坡这个地方，想要看一看珠穆朗玛峰的最高峰，具有阻挡作用。这个地方海拔比较高，太阳辐射又比较强烈，地表具有非常强的加热效应，比其他地区更加显著。所以地气相互作用，也就是地表跟大气之间的这种相互作用会更加强烈。”
搭载水热碳通量观测系统的无人机正在进行通量数据获取（央广网发 中国科学院空天信息创新研究院供图）
研究团队在这一试验区利用无人机航空平台开展观测试验，结合地面站点和卫星遥感观测形成多时空尺度、天—空—地立体综合观测。贾立介绍，航空平台观测可为地面点观测和卫星大区域观测之间架起一座桥梁。
贾立表示：“我们将一种大型的固定翼的无人机作为航空平台。一般来说，地面观测就是架设仪器在一个点上，其观测范围非常有限，大概几百平方米的范围。用卫星遥感观测，可以覆盖更大范围，遥感观测需要通过地面上的观测进行校验，模型结果需要进行验证。还有一种手段就是，无人机平台或者航空平台，正好处在地面点观测尺度和卫星大区域观测这两个尺度之间，被称为面尺度，这就是真实的观测，所以可以构建地面点观测和卫星大区域观测之间的一座桥梁。”
地基通量观测站（央广网发 中国科学院空天信息创新研究院供图）
据了解，本次试验是继甘肃敦煌、云南大理和青海格尔木等地之后，团队第四次在青藏高原及周边地区采用无人机航空平台开展水热碳通量观测试验。贾立说，珠峰试验区海拔更高、天气变化更剧烈、观测难度更大、挑战更多。
贾立表示：“对于无人机来说，第一个难题就是这个地方海拔高，空气稀薄，对飞机的动力性能要求比较高，必须有足够的动力性能才能满足，翅膀展开之后就有将近4米。其电池的续航能力，要调整到能够飞行时达到最大效率，这些方面都进行了改装。剧烈的天气变化也是另外一个要克服的难题，因为无人机观测，尤其是水热碳通量观测，要求飞机飞行时一定要平稳，不能够随意抖动，这样会对信号造成干扰，最后获取的信号里面有很多噪音，这不是真实信号。”
开展大气探空观测和无人机热红外影像获取（央广网发 中国科学院空天信息创新研究院供图）
团队经过反复试验，设计出最佳飞行航线，以及最大限度地提高飞行效率，最终首次在珠峰地区复杂地表条件下开展航空机载观测，获取区域面尺度地表与大气之间的水分通量、潜热通量、感热通量、碳通量和辐射通量的空间分布数据。
贾立说：“这是在这个地区第一次利用航空平台获取面尺度上的水分通量、热通量、碳通量、辐射通量的数据。”
搭载水热碳通量观测系统的无人机正经过地基通量观测站上空（央广网发 中国科学院空天信息创新研究院供图）
团队还运用地基和空基通量观测试验相结合，获取兼顾时间变化和空间变化的水热碳通量观测数据，为在珠峰地区复杂地表开展区域尺度地气相互作用研究、地面观测与卫星观测之间尺度转换研究提供关键数据。贾立表示，最终目标是揭示青藏高原地气相互作用、环境变化及其气候反馈的关键机制。
贾立说：“有了这些数据之后，可以综合一起分析高原地区水热碳变化过程的特征和机理。我们的最终目标是研究这个地方的地气相互作用有多强烈，是如何影响整个大气的环流的。”
珠峰地区首次水热碳通量航空观测试验人员（央广网发 中国科学院空天信息创新研究院供图）
