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上光所等首次实现飞秒强激光诱导人工降雪

导读: 中科院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室徐至展、李儒新研究组首次利用飞秒强激光,在云室中非线性成丝诱导大面积降雪。

  2012年4月出版的Nature Photonics(《自然—光子学》)杂志,在News & Views专栏中,专题报道了中科院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室徐至展、李儒新研究组首次利用飞秒强激光,在云室中非线性成丝诱导大面积降雪的重要科学发现[Nature Photonics 6, 217(2012) doi:10.1038/nphoton.2012.55]。加拿大拉瓦尔大学陈瑞良教授也参加了该项工作。

  上述研究成果的全文发表于4月1日出版的《光学快报》 [Optics Letters 37, 1214(2012)]。该项研究首次发现高重复频率飞秒强激光对冷湿空气的持续加热和电离,可形成高速向上运动的暖湿气流,在与上方的冷湿空气碰撞过程中产生强对流和旋风,从而加剧粒子间的碰撞,导致在更大空间范围产生更大尺寸冰晶并诱导降雪。

  《自然—光子学》杂志编辑部Noriaki Horiuchi博士以Atmospheric Optics: Snow on demand为题,重点评论指出:“根据需要引发降雨的能力,对于世界上诸多饱受干旱灾害的国家有着巨大的社会经济效益。上海光学精密机械研究所鞠等人和加拿大拉瓦尔大学现在报道了可以利用光学方法诱导雨和雪的形成。”

  飞秒强激光诱导人工降雨/降雪依赖于非线性成丝过程中产生的高密度高温带电粒子诱导凝结核,进而形成水滴/冰晶。该种方案相比于利用机载或火箭发射撒播干冰或者碘化银等催化剂进行人工降雨/降雪的传统方案,更是一种环境友好的新途径。另外,鉴于飞秒强激光在大气中能够实现长距离(公里甚至几十公里量级)自导引传输,本项科学发现成果为基于飞秒强激光技术的大气环境局部天气控制,并实现人工降雨、降雪提供了极具潜力的新途径,具有重要的科学意义和应用前景。

  此前,上海光机所应邀在联合国世界气象组织(WMO)等主办的第一届基于激光的气候控制会议[Laser-Based Weather Control 2011, Geneva, Sep. 29-Oct. 1, 2011]上作大会特邀报告,公布该项重要科学发现成果,并得到与会学者的广泛关注和高度评价。

  该项研究得到国家973计划、国家自然科学基金、国家科技部国家重点实验室专项、中科院知识创新工程等项目的支持。
 

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