南極洲的地理位置比較獨特，因而對該地的科學研究程度較低。但由于它所處的特殊地理位置，科學探索上的獨特條件，自然資源的巨大潛力，近幾十年來引起各國政府和科學界的高度重視。
為了深入研究這些冰雪覆蓋區(qū)域?qū)θ驓夂虻挠绊?，科學家們展開了多次科考任務(wù)。中國氣象科學研究院的研究團隊不僅參與了這些任務(wù)，還自主研發(fā)了便攜式雪粒徑測量裝置和雪硬度計，以更精確地測量雪粒徑與雪的硬度，為全球氣候研究提供了重要數(shù)據(jù)支撐。
以雪粒徑為例，其參數(shù)在不同區(qū)域存在非常大的差異。雪粒徑指的是雪的光學等效直徑，是影響雪面反照參數(shù)的重要因素之一。雪粒徑的大小直接影響到可見光、近紅外和微波波段的反照率和吸收率，而雪面的反照率在全球氣候系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，因此，準確掌握雪面和雪層的雪粒徑信息至關(guān)重要。
此前，測量雪粒徑常用方法是通過攝像拍攝雪面和雪層的圖像，有經(jīng)驗的觀測者通過與標準尺子比較從而得出雪粒徑。但這種方式太過于依賴觀測者自身及拍攝條件，具有測試時間長、人為因素影響大、主觀性強等缺點，因此迫切需要一種可以快速測量雪粒徑的手段。
中國氣象科學研究院極地與氣候變化研究所所長、研究員丁明虎帶領(lǐng)團隊發(fā)明的便攜式雪粒徑測量裝置，通過漫散射原理，獲得雪面反射率，再結(jié)合雪面密度，可以間接測量冰雪的顆粒大小。這種方法更加快速、客觀，可以在短時間測量同一區(qū)域或斷面上不同點的雪反照率和雪粒徑，從而了解雪粒徑分布規(guī)律，更加深入地了解雪特性。
此外，在南極科考中要尋找適合搭建建筑或者開展作業(yè)的地方，還需要了解不同雪層的機械性能，雪的硬度測試便成了反映冰雪強度的重要指標。過去主要是采用人工判斷的方法，通過監(jiān)測探針觸探反饋的手感判斷冰雪質(zhì)量，同樣很容易受到主觀因素干擾。
丁明虎團隊自主研發(fā)的雪硬度計，采用精密電機驅(qū)動，測量部分使用了微機技術(shù)，可以同時測量冰雪硬度及其所處的深度。
雪硬度計自重非常輕，僅有10千克，方便攜帶，儀器還設(shè)置了數(shù)據(jù)鎖存功能，在惡劣條件下也可簡便操作，獲得讀數(shù)。不僅如此，考慮到雪硬度儀在低溫環(huán)境下工作，團隊還為儀器安裝了可在低溫環(huán)境工作的電池，使得低溫下設(shè)備續(xù)航能力得到提升。
在第39次、40次南極科考中，便攜式雪粒徑測量裝置和雪硬度計得到了充分檢驗?？瓶既藛T通過這兩款儀器獲取了大量南極雪質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)，為我國更加深入研究南極提供了有力支撐。同時，也為全球氣候研究提供了重要數(shù)據(jù)參考。
素材來源：中國氣象報社
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