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激光技术应用于气象监测

导读: 欧洲大陆气候受海洋影响较大,利用传统方法很难对欧洲的气候作出准确预报。

  欧洲大陆气候受海洋影响较大,利用传统方法很难对欧洲的气候作出准确预报。德国与法国科学家最近进行合作研究,利用激光测量大气中水蒸气的饱和程度,以对局部地区的降雨作出准确预报。

  据德国之声报道,德国柏林自由大学和法国里昂大学的科学家们首先向空中发射一束高频高能的激光,利用其性能特点在经过“聚焦-散焦”的过程后形成一个独特的凝结核。而后利用另外一束激光对凝结核上聚集水分的情况进行观察,借此测量空气中的水蒸气饱和度,并最终对该地区的降雨作出预报。

  科学家解释说,他们选中的高频高能激光的脉冲间隔仅为约千万亿分之一秒,但其能量级却达到万亿瓦。由于在激光束的横截面上,其中心和边缘部位的激光强度自然分布不同,即中心最强,边缘较弱,因此激光束的横截面就能产生如同聚光镜的效应,并使空气中的分子离子化。而离子化过程又将改变激光束横截面上电荷的分布,反过来又会影响空气的折射率,使得激光束开始散焦。这样一个“聚焦-散焦”相互作用、交替变化的过程,在最终达到稳定态后会生成由电子和离子构成的一根所谓的离子丝,也就是科学家所需要的空中凝结核。

  鉴于空中水蒸气饱和度的不同,在这一凝结核上聚集的水分情况也不同。而科学家们之后再借助另外一束激光,就可以通过对凝结核上的水滴生成情况进行观察,从而测量出该地区空气中的水蒸气饱和度,为准确预报降雨提供依据。

  参与研究的韦斯特教授介绍说,这一光学测量方法的优势在于无需向大气释放常用的探测物,简便易行。此外,利用该方法还可对冰雹等灾害作出准确预告,帮助人们用人工催雨等方法化解灾情。据悉,科学家已经为新方法申请专利。

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