太空激光雷达帮科学家追踪地球上的大规模海洋动物迁徙

近来,NASA进行了一项新研究,将首次利用太空激光雷达追踪大规模海洋动物迁徙。借助美国CALIPSO星载激光雷达平台,该研究有望提供有关地球气候的新见解。

  目前,随着自动驾驶汽车的发展,为激光雷达的应用打开了一扇新的窗户,也促成了其一系列的变革与发展。其实,激光雷达的历史虽然只有短短的60年,但多年以来,激光雷达技术一直应用于军事航空航天、气象等各行各业中,比如地图绘制、测距、环境监测、自动驾驶、制导、农业等领域。

太空激光雷达帮科学家追踪地球上的大规模海洋动物迁徙

激光雷达探测雾霾在,资料图

  环境监测激光雷达,虽然只是激光雷达应用领域下面一个不大的分支,但是随着人们对环境保护的日益关注,它的研发与应用也逐渐走入人们的视野。举个例子,现如今的欧洲可以做出精确的沙尘、火山灰和城市雾霾的准确报道,这大部分都得益于整个欧洲的环境激光雷达探测网络。

太空激光雷达帮科学家追踪地球上的大规模海洋动物迁徙

CALIPSO卫星,资料图

  基于使用平台,环境监测类激光雷达可分为地基、机载、船载和星载这几种。其中,最为著名的是美国的CALIPSO星载激光雷达平台。它能够提供全球的气溶胶、云层的时空分布特性,为研究沙尘输运、火山灰传输、卷云和混合相云特性提供了宝贵的数据支持。

太空激光雷达帮科学家追踪地球上的大规模海洋动物迁徙

CALIPSO的雾霾探测结果,资料图

  无论是何种激光雷达,它们的基本组成是共通的,都由发射、接收、采集和处理四部分组成。其中,发射部分由激光器、扩束镜组成,部分对光束带宽、中心波长和偏振纯度有要求的仪器还会相应的增加种子注入模块,锁频控制模块和起偏器。

  而在接收部分,一般根据探测需求采用不同尺寸、结构的望远镜,经过相应的光学处理单元最后被光电转换器件探测转换成电信号,最终被高采样率的采集卡采集存储。

  近来,美国宇航局(NASA)和法国国家空间研究中心(CNES)联合进行的一项研究是首次利用太空激光追踪大规模海洋动物迁徙的一次全球性研究,这项研究每天进行两次。利用2006年发射的“云-气溶胶激光雷达与红外探路者卫星观测”(CALIPSO)卫星,这项历时10年的空前研究可能会提供有关地球气候的新见解。

太空激光雷达帮科学家追踪地球上的大规模海洋动物迁徙

资料图

  简单地说,在晚上,一些海洋动物会上升到海洋表面附近,以微小的浮游生物为食。而在日出之前,这些动物会潜入海洋深处,躲在黑暗水域中。这项巨大的迁移活动在许多领域都具有重要意义,比如帮助我们了解地球碳循环及其如何影响气候模型。因此,NASA和CNES从2008年至2017年使用CALIPSO光探测与测距激光雷达(LIDAR)对这些现象进行探测和研究。

  研究负责人、俄勒冈州立大学科瓦利斯分校的高级研究员Mike Behrenfeld教授表示说:“来自太空的激光雷达允许我们做的是每16天在全球范围内对这些迁徙的动物进行一次采样,持续长达十年。我们从未有过如此广泛的全球报道,那些无法让我们研究这些动物的行为,分布和数量。”

  Behrenfeld表示:“借助CALIPSO星载激光雷达平台提供的新的卫星数据,可为我们提供了将卫星观测与模型相结合的机会,并且可以更好地量化这种巨大的动物迁徙对地球碳循环的影响。”目前,这项研究发表在《自然》杂志上。

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