高德平台微脉冲激光雷达:发射源检测的关键工具

时间:2020-03-20 作者:河南《高德娱乐》 热度:
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高德娱乐-Q554258报导: 微脉冲激光雷达遥感数据用于计算高精度的行星边界层(PBL)高度,以改进有助于评估排放源的羽流模型
 
空气质量差是一个日益严重的健康问题,对数百万人的生活质量产生了负面影响。为了帮助缓解这一严重问题,国际泡泡学研究(BRI)的科学家们开发了一种方法,结合多种仪器的数据,更好地了解污染(气体和气溶胶)来源及其在大气中的运动。在最近的一项排放研究中,BRI在一个羽流反演模型中使用了气溶胶剖面数据,以更准确地评估与石油生产有关的排放。
 
行星边界层(PBL)高度是改进羽流反演模型的一个关键因素。PBL就像一个帽子,把污染物困在离地球表面最近的大气层中。PBL在白天可以生长到数千米的高度,在夜间可以坍塌到100米或更少,这取决于微气候的空间变化。实时的垂直剖面数据提供了精确的PBL高度,极大地提高了羽流模型的精度。
 
微脉冲激光雷达(MPL)扫描系统通过探测和测量垂直高度达15公里的大气中粒子的大小和类型,提供关于PBL最准确的信息。通过研究排放烟柱的运动与PBL、风向等因素的关系,更容易识别污染源。
 
BRI的首席科学家兼首席执行官Ira Leifer博士说:“观察表明,管道泄漏或其他来源的羽流垂直扩散,直到击中PBL并反射。”“如果不知道PBL在哪里,我们就不能准确定位泄漏点,如果我们离源头太远的话。通过提高反演羽流计算的准确性,我们可以更好地确定来源,也可以改进暴露估计,用于健康影响研究。”
 
一个微型传感器是23个科学仪器之一,被集成到一个创新的移动平台,称为AMOG(汽车微量气体)检测仪,由BRI建造。BRI是一家位于南加州的技术开发和环境咨询公司。AMOG是一辆改装了传感器的客车,它可以进行31次测量,包括13种微量气体、气象、太阳光谱和其他参数。所有这些数据都是在以正常速度行驶时收集的。BRI公司在移动空气质量实验室的屋顶上安装了便携式MiniMPL系统,该系统重量仅为13公斤,能耗不足100瓦。
 
雷弗说:“没有其他的地面平台能与AMOG相媲美。”“它的许多仪器提供了一个更完整的大气图像,在加州,我们经常可以通过AMOG驾驶一座山来进行垂直大气剖面——不需要飞机。”
 
在加利福尼亚的一个以天然气泄漏为重点的排放检测运动中,BRI使用当地的地形来验证MiniMPL气溶胶剖面数据所揭示的垂直结构。如果附近的山丘或山峦和道路都在PBL之上,就可以通过现场测量的移动地面来找到PBL的高度。BRI进行了额外的验证,将AMOG上收集的地面数据与与Mini-MPL同时操作的GRIMM气溶胶大小分析仪进行了比较,并与同期的飞机数据进行了比较。
 
BRI的现场测试证明Hexagon的MiniMPL传感器能够提供精确、实时的PBL高度。莱弗解释说:“与其他仪器相比,MiniMPL具有更好的信噪比,比如云高计,这改善了我们对PBL高度的推导。”通过将PBL与AMOG上的传感器收集的大量其他测量数据(如风速、风向和水汽)相结合,研究人员生成了更精确的羽流反演模型,从而增强了对排放检测和定量的信心。
 
除了这种移动实时解决方案,BRI和Hexagon还认识到,需要在工业场所、石油生产和储存设施以及矿山建立半永久性/便携式空气质量监测站,以符合日益严格的空气质量法规。结合现有技术,低维护、高可靠的解决方案在未来是可行的。
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