摘要：近來(lái)，NASA進(jìn)行了一項(xiàng)新研究，將首次利用太空激光雷達(dá)追蹤大規(guī)模海洋動(dòng)物遷徙。借助美國(guó)CALIPSO星載激光雷達(dá)平臺(tái)，該研究有望提供有關(guān)地球氣候的新見(jiàn)解。

目前，隨著自動(dòng)駕駛汽車(chē)的發(fā)展，為激光雷達(dá)的應(yīng)用打開(kāi)了一扇新的窗戶，也促成了其一系列的變革與發(fā)展。其實(shí)，激光雷達(dá)的歷史雖然只有短短的60年，但多年以來(lái)，激光雷達(dá)技術(shù)一直應(yīng)用于軍事、航空航天、氣象等各行各業(yè)中，比如地圖繪制、測(cè)距、環(huán)境監(jiān)測(cè)、自動(dòng)駕駛、制導(dǎo)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

?激光雷達(dá)探測(cè)霧霾，資料圖

環(huán)境監(jiān)測(cè)激光雷達(dá)，雖然只是激光雷達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域下面一個(gè)不大的分支，但是隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，它的研發(fā)與應(yīng)用也逐漸走入人們的視野。舉個(gè)例子，現(xiàn)如今的歐洲可以做出精確的沙塵、火山灰和城市霧霾的準(zhǔn)確報(bào)道，這大部分都得益于整個(gè)歐洲的環(huán)境激光雷達(dá)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

?CALIPSO衛(wèi)星，資料圖

基于使用平臺(tái)，環(huán)境監(jiān)測(cè)類(lèi)激光雷達(dá)可分為地基、機(jī)載、船載和星載這幾種。其中，最為著名的是美國(guó)的CALIPSO星載激光雷達(dá)平臺(tái)。它能夠提供全球的氣溶膠、云層的時(shí)空分布特性，為研究沙塵輸運(yùn)、火山灰傳輸、卷云和混合相云特性提供了寶貴的數(shù)據(jù)支持。

?CALIPSO的霧霾探測(cè)結(jié)果，資料圖

無(wú)論是何種激光雷達(dá)，它們的基本組成是共通的，都由發(fā)射、接收、采集和處理四部分組成。其中，發(fā)射部分由激光器、擴(kuò)束鏡組成，部分對(duì)光束帶寬、中心波長(zhǎng)和偏振純度有要求的儀器還會(huì)相應(yīng)的增加種子注入模塊，鎖頻控制模塊和起偏器。 　　而在接收部分，一般根據(jù)探測(cè)需求采用不同尺寸、結(jié)構(gòu)的望遠(yuǎn)鏡，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的光學(xué)處理單元最后被光電轉(zhuǎn)換器件探測(cè)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，最終被高采樣率的采集卡采集存儲(chǔ)。

近來(lái)，美國(guó)宇航局（NASA）和法國(guó)國(guó)家空間研究中心（CNES）聯(lián)合進(jìn)行的一項(xiàng)研究是首次利用太空激光追蹤大規(guī)模海洋動(dòng)物遷徙的一次全球性研究，這項(xiàng)研究每天進(jìn)行兩次。利用2006年發(fā)射的“云-氣溶膠激光雷達(dá)與紅外探路者衛(wèi)星觀測(cè)”（CALIPSO）衛(wèi)星，這項(xiàng)歷時(shí)10年的空前研究可能會(huì)提供有關(guān)地球氣候的新見(jiàn)解。

資料圖

簡(jiǎn)單地說(shuō)，在晚上，一些海洋動(dòng)物會(huì)上升到海洋表面附近，以微小的浮游生物為食。而在日出之前，這些動(dòng)物會(huì)潛入海洋深處，躲在黑暗水域中。這項(xiàng)巨大的遷移活動(dòng)在許多領(lǐng)域都具有重要意義，比如幫助我們了解地球碳循環(huán)及其如何影響氣候模型。因此，NASA和CNES從2008年至2017年使用CALIPSO光探測(cè)與測(cè)距激光雷達(dá)（LIDAR）對(duì)這些現(xiàn)象進(jìn)行探測(cè)和研究。

研究負(fù)責(zé)人、俄勒岡州立大學(xué)科瓦利斯分校的高級(jí)研究員Mike Behrenfeld教授表示說(shuō)：“來(lái)自太空的激光雷達(dá)允許我們做的是每16天在全球范圍內(nèi)對(duì)這些遷徙的動(dòng)物進(jìn)行一次采樣，持續(xù)長(zhǎng)達(dá)十年。我們從未有過(guò)如此廣泛的全球報(bào)道，那些無(wú)法讓我們研究這些動(dòng)物的行為，分布和數(shù)量。”

Behrenfeld表示：“借助CALIPSO星載激光雷達(dá)平臺(tái)提供的新的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，可為我們提供了將衛(wèi)星觀測(cè)與模型相結(jié)合的機(jī)會(huì)，并且可以更好地量化這種巨大的動(dòng)物遷徙對(duì)地球碳循環(huán)的影響。”

目前，這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然》雜志上。

來(lái)源：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)