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子午工程正式运行一周年:摸索经验平稳前进

作者:法硕论文
出处:www.lunrr.com
时间:2020-02-12

作者:孙爱民资料来源:中国科学新闻出版:2013

商品名称选择:中小

子午工程正式运行一周年:探索经验,稳步前进

■我们的记者孙爱民

南极中山站高频相干散射雷达数据图片

●分布在中国从台北到漠河、从南到海南15个地方的地面监测仪器,共同组成中国“东半球空环境地面综合监测子午链”,简称“子午工程”

●截至10月23日,子午工程已正式运行一年。 今年,对于子午工程来说,更像是摸索经验、顺利前进的一年:科学作用开始凸显,应用服务逐步发展,国际合作顺利开展。

●就像新车的试车期一样,设备运行、工程管理和应用服务中的大小问题也在考验7个部委、12个参与单位和15个监测站的“子午人”。 九月的一天,海南儋州白马井渔港的渔民老吴正准备出海开始他一天的工作。 平静的海面表明这将是一次满载而归的航行。

航行前一小时,一条意想不到的短信让老吴变得谨慎起来,他已经捕鱼20多年了。

”在过去的24小时里,太阳活动水平相对较高,爆发了3颗X级耀斑;预计未来3天太阳活动将继续激烈,短波通信将受到影响。请小心离开香港。 "

老吴深吸了一口气。幸运的是,他在出海前收到了一条短信。否则,后果将是灾难性的。 对于只依靠短波通信来与海上岛屿保持联系的老吴来说,短波通信的中断将是致命的。

此短信来自位于北京的国家空天气监测预警中心,及时预报天气状况所需的科学数据空归功于贯穿中国南北的子午工程。

10月22日,记者来到儋州市亚星镇福克村附近的子午工程海南综合观测站。中国科学院国家科学中心(以下简称“空中心)的研究员魏源正在设备前复印文件。 在复制数据的间隙,魏源仔细检查了嵌入屋顶的观察装置。

"这叫做全天空空气辉光成像仪。它本质上是一台每分钟自动拍照的照相机。这是子午线工程的一部分 魏源在检修时向记者《中国科学报》介绍说,“它每天将记录的数据发送到海南节点站,然后收集到北京的数据中心。”。我每次来都会备份一份

博士毕业后,魏源继续对空气辉光的研究感兴趣。这些来自中高层大气的微弱气辉吸引了他,也吸引他继续探索影响中高层大气的太阳活动之谜。 结果,魏源留在研究所做全职科学研究。

对魏源来说,研究人员幸运地拥有稳定的科学数据,专业的监测设备是戚慧研究的来源。

回到20年前,魏源的导师,[k0中心的研究员徐继耀就没那么幸运了。

20世纪90年代,刚毕业的徐继耀也对戚慧的研究表现出极大的兴趣。然而,如何获得研究所需的数据已经成为一个难题。

一个熟练的女人没有米饭是不会做饭的。 “当时,科研经费紧张,许多设备都不敢购买。对于像戚慧这样的研究,只能要求外国同行提供数据。 徐继耀在接受《中国科学报》采访时叹了口气,“向他人索取数据往往会视而不见,使得科学研究变得非常被动。 “

子午工程开始施工后,徐继耀的团队配备了一台加拿大制造的全天空空气辉光成像仪,这对徐继耀的研究团队来说真是“及时的帮助”。

不久,第一篇关于中国北方重力波特征的国际论文空出现了

“我国以前没有观测到重力波,相关研究大多采用国外数据。现在我们有了第一手数据,这无疑为我们填补这个地区的空空白创造了条件 ”徐继耀说

随着科学研究的输出,从事基础研究的徐继耀开始对仪器设备的设计和制造感兴趣。 不久之后,他们设计的全天空空气辉光成像仪成功研制并相继安装在几个台站。

虽然与进口设备相比还有一些差距,但这款全天空气辉成像仪的性能和接收的数据足以进行科学研究,“与进口设备相比,我们的设备节省了2/3的成本。”

配备专业观察设备,填补了空科研中观察到的空白,提高了仪器设备开发能力。徐继耀把所有功劳归于子午线工程。

“没有子午线工程,高端仪器对我们来说永远是神秘的;没有子午线项目,我们对科学数据的访问仍然由他人控制。没有子午线工程,我们仍然不如我们的国际同行。 ”徐继耀说

正如徐继耀所说,子午工程给15个观测站和地面观测区带来的变化是跨越式的

”在子午线出现之前,许多站点都有带指针的设备,需要列表。工作人员必须每隔一段时间手工计数。子午线将所有这些设备数字化,数据采集和传输实现了自动化。 “子午工程建设项目管理部总经理兼中心主任吴吉空在接受《中国科学报》采访时说

科学研究与服务的双重收获

子午工程办公室主任张小西的一份运行报告中,一组数据引起了记者的关注:数据采集1.78TB,数据处理2.51TB,数据分发6.27TB,用户下载577GB

张小西告诉记者《中国科学报》,这是子午工程在一年运行中收集的科学数据,“数据量非常大,在数据支持下取得的科学成果更令人欣慰。”

“子午线项目是世界上第一个继续在地面运行的全面和跨区域地面观测网络,极大地促进了科学研究 “子午工程建设项目管理部总工程师兼中心副主任王驰空告诉记者《中国科学报》

子午工程,整合了地磁、无线电、光学、宇宙射线、火箭等各种科学设备和手段。可以检测同一地点不同高度的大气,而各层大气检测的结果为上层和下层之间的耦合研究带来了方便。

“根据漠河天文台的数据,我们使用地磁脉动来反演千米高度的等离子体密度。用高度计观察200公里高度的电子密度,然后比较这两个参数的数据。 相比之下,我们发现了一个有趣的现象:在磁暴期间,300公里高度的密度总是在公共场所之前降低,也就是说,顶部的密度由底部控制。 ”王驰解释道

关于这一成就的一篇文章很快在《美国地球物理研究》发表,这也是第一次将电离层和等离子体现象联系起来的国际研究。

基于这样的子午工程仍有许多研究成果:在高纬度空如北京地区首次发现双钠层,日本“311”地震后对电离层的地震扰动观测,日冕物质抛射和耀斑的一系列新特征和规律的发现.

除了大量的数据和结果,向服务和产品的转化已经成为科学家们“意想不到”的快乐

吴季表示,子午线项目将向中国气象局、载人航天飞行和月球探测项目等主要航天任务的预测单位提供收集的科学数据,这些数据将用作空之间天气预报的输入

为什么是空的天气预报?

"空天气对人们自身的影响还不确定,但是在现代信息系统下,一旦发生重大灾难性事件,将会给人类社会造成不可估量的损失。 中国气象局国家空天气监测预警中心主任王劲松在接受《中国科学报》采访时说

国家空气象监测预警中心负责我国空之间气象条件的监测预警。它通过电视、互联网和其他媒体及时向公众发布空之间的天气状况,让用户有足够的时间避免和减少强烈的太阳活动造成的损失。

根据王劲松的说法,强烈的太阳活动会损坏暴露在空下的卫星系统。一旦损坏,基于卫星系统的通信和导航活动将瘫痪。

此外,恶劣空天气事件对人们有意想不到的威胁

“强烈的太阳活动会干扰地球磁场,变化的磁场会产生电场,电场会产生电压。每米20毫伏的电压将在1000公里长的电网上产生DC电压,这将直接损坏变压器并使电网瘫痪 王劲松说,“美国科学家预测,未来人们将面临的最大自然灾害之一可能是太阳风暴造成的电网崩溃。 "

据王劲松介绍,子午工程的建设为中国空“我们是子午工程服务的窗口,我们每天都接收所有子午设备观测到的科学数据。” “

虽然气象局在子午工程后也安装了许多地面观测站,但是子午工程设备更多,分布点更广,生成的数据对王劲松有很大的参考价值

“在太阳和地磁数据方面,我们可以通过国际共享获得相关数据,但电离层是区域性的,只有中国自己的数据才能支持自己的研究和预测。 ”王劲松说

没有穿越,就没有子午线

7个部、12个参与单位、15个监测站、87个无线电、地磁、光学、宇宙射线、火箭和其他观测设备,以及研究中高层大气、电离层、磁层和行星际不同圈的科学家

将所有这些收集到一个国家的主要科技基础设施项目中。在许多人看来,如何在各个研究领域和研究方向聚集和组织科学智慧是一个大问题。

在吴季看来,这不仅是一个难题,也是一个实现科学突破的机会。 “充分利用各种研究领域数据的交叉性质是子午线工程的初衷之一。” "

空不是一个孤立的系统,它受到太阳活动和上面电磁层的干扰,并受到下面火山、地震和海啸等地球活动的影响。 正如空之间的大气层分层一样,研究空之间大气层的科学家也聚集在各自的“层”中

”过去,项目负责人只关心自己的水平,每个人都做自己的事。 例如,研究电离层的科学家只关心电离层,不关心中层和高层大气中发生的事情,也不关心数据之间的联系。 王驰说,“子午工程的特点是多参数综合观测系统。多参数耦合综合解决科学问题是子午线的科学目标之一。 “

子午工程基于空,还涉及来自地震、地磁、大气物理、太阳物理等研究方向的科学家。普通空天气研究需要将它们结合在一起

“对单一设备、单一仪器和单一现象的科学研究已经结束。如果我们不“穿越”或独自战斗,我们就不需要子午线工程 王驰告诉记者,“培养科研人员的跨学科视野也是子午工程后重大科学突破的土壤之一。” “

在确定项目内跨学科、跨领域的目标后,如何从系统建设上保证跨领域、跨沟通的实现,成为包括吴季在内的管理层需要思考的问题。

“目前,每个单位的顶尖科学家通常都了解其他人的数据和跨学科思维。他们习惯于用各种数据来判断一个问题,但是副研究员级别的研究人员通常只关注他们自己的领域 ”吴季无奈地说道

从子午线项目的提议到验收和运营,大量年轻的研究人员被“注入”到项目中,这些年轻的研究人员往往缺乏跨学科的视野。 “这是一个需要逐步推进的长期过程 “

事实上,子午工程自建设之初就一直呼吁跨学科、跨学科的交流和加强机构建设。

“我们定期为年轻研究人员提供专业培训,以便他们在提高技能的同时能够充分沟通和合作。 “以9月刚刚结束的无线电雷达训练为例。项目组邀请了国内外的顶尖专家做讲座。近100名科研人员报名参加了培训,大大超出了预期。

"此外,我们还奖励了子午线项目的数据输出结果,并选择了十大进展。在选择时,特别注意多站和跨设备数据的应用。 吴季说:“子午工程的硬能力已经建立,软能力也要加强,以充分发挥设备的作用。” "

整体运行状况良好

“一般来说,第一年的手术仍处于摸索阶段。尽管取得了一些成就,但与我们的期望仍有差距。 吴季在总结子午工程一周年时说

从吴季的角度来看,子午工程从设备管理到技术研究再到数据应用,在许多方面还处于起步阶段。虽然用户的反应不错,但他们也觉得“对食物不满意”

"今年整体运行相对稳定 ”王驰说,“如果我今年得分,包括综合经营、产量、国际合作和国际影响力,我会得85到90分。 “

基层科研人员的素质和责任感已经成为吴季和王驰共同关心的问题

由于子午工程观测站分布极广,大多位于远离城市的偏远地区,条件非常困难。 如何保证检测到的科学数据的质量和可靠性,在很大程度上取决于车站运行维护人员的质量和责任。

"一些田间站旁边有稻田。发电机抽水时,会发生许多干扰,影响地磁观测数据。一旦这些数据被发送到数据中心,如果被科学家下载和应用,将会影响科学研究结果。 ”王驰对此很担心

如何改善车站运维人员的待遇,提高他们的素质和责任感,仍是一个有待探索的问题。

“我们对他们没有行政权力,但只在业务上给予指导 吴季说,子午工程与当地科研机构和大学合作建立了许多台站。“子午线在许多情况下负责施工,当地科研人员负责数据的操作、维护和上传。”

王驰指出,推迟建立“国家空气象科学中心”是解决上述问题的关键。

据了解,子午工程正式投产一年以来,整个项目的管理体系尚未完全建立。目前,该项目的运营仍然依赖于子午线项目建设管理部。

”理论上,子午线项目建设管理部就像一个非法组织,因为它是项目建设期间的临时组织,应该早已成为历史 “王驰说,由于缺乏科学技术委员会和用户委员会等正式管理机构,子午线项目不得不在建设管理部的框架下运作。

据报道,科学技术委员会和用户委员会对于一个大型设备来说非常重要。前者对大型设备的运行进行科技检查和咨询,或提出大型设备的运行要求。 “两个委员会”的缺乏对子午工程本身的科学运作提出了挑战。

“例如,非相干散射雷达,这样大的设备不能每天运行,什么时候运行,运行中要检测什么数据,要解决什么科学问题,等等。应该成为目标 王驰告诉记者,“我们现在在执行任务的时候比在特定的科学问题上进行应用研究要多。”。 “

子午线项目的设计和运营时间为11年,因为无法建立管理机构,这将不可避免地影响项目的绩效 “子午线工程有更好的科学使命和更科学的任务。我们不能等待或拖延 ”王驰强调道 (原标题《等不起拖不起的子午工程》)

《中国科学报》 (2013-10-25第一版亮点)

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