“我们在太白山主峰架起自主研制的激光雷达，可以实时、清晰捕捉秦岭冷暖气流交汇的动态。”5月6日，西安理工大学激光雷达科研团队负责人、光电科学与智能仪器学院教授华灯鑫说，秦岭作为我国重要的生态安全屏障和气候分界线，山体地形复杂、大气运动剧烈，传统观测手段很难实现高精度、连续化的立体监测。团队自主研发的大气探测激光雷达，让这片区域的大气运动有了清晰可测的“数字画像”。

5月7日，西安理工大学激光雷达科研团队成员在进行激光光谱分光测试实验。

赤心归国 向“卡脖子”难题亮剑

长期以来，大气探测激光雷达的核心技术被少数国家掌握，高端设备价格昂贵，而且核心参数、关键算法对外严格封锁。这不仅制约我国气象观测事业发展，还存在数据安全隐患。

相比传统探空气球观测频次低、时空覆盖不足、数据短缺的短板，团队此次研制的激光雷达，突破空域、成本和环境限制，可全天候、不间断获取大气温度、湿度、风场、水凝物等核心气象廓线参数，实现了从间断估测到连续精密测量的跨越，为气象预报、防灾减灾、生态保护等提供精准科学数据支撑。

这一切，离不开华灯鑫的赤子之心。

上世纪90年代，华灯鑫赴日本深造。从理论研究到野外观测，从器件研发到系统集成，经过12年潜心钻研，他一步步成长为国际激光雷达遥感领域的知名学者，深度参与多项国际顶尖大气观测装备研发。2005年，在事业上升的关键时期，他毅然选择回国发展。“祖国的高端探测装备长期被国外垄断，关键设备依赖进口，不仅成本高、售后难，还关系到国家数据安全。核心技术买不来、等不来、要不来，必须我们自己干出来。”华灯鑫说。

回国后，华灯鑫从零起步，牵头创建西北地区首个激光雷达遥感研究中心。创业之初，没有成熟平台、没有现成器件、没有完备的研究条件，团队几乎在一张白纸上画图。核心光学部件买不到，就反复试验自主优化；系统算法不成熟，就通宵推演不断调试；野外试验条件艰苦，成员们不怕日晒雨淋坚守观测现场。大家白天调试光学系统，晚上编写算法程序，无数个日夜连轴转，凭着一股不服输、不放弃的韧劲儿，做出了中国人自主研发、国际一流的激光雷达。

技术破壁 突破世界级观测瓶颈

“大气观测最难的，就是精准、连续获取云中温湿度、气流、水汽通量等关键信息。传统设备难以获取云层宏微观的有效数据，极易在人工增雨、灾害预报中形成监测盲区。”团队成员、西安理工大学光电科学与智能仪器学院教授狄慧鸽表示，云内精细结构定量探测，一直是困扰全球气象行业的世界级技术难题，也是制约人工影响天气作业精准度的关键因素。

团队不照搬国外技术路线，从探测机理创新、装备研发、数据反演算法3方面攻关，走出一条自主创新之路。经过无数次试验与优化，研制出全球首台可移动式全天时云温湿度及云内上升气流探测激光雷达，拥有完全自主知识产权，填补了技术空白。该成果在国际上首次提出激光遥感反演垂直可凝结水量新方法，突破水汽通量定量估算的行业瓶颈，为云水资源开发、人工增雨作业提供了全新技术支撑。

为了让科研成果走出实验室、适配实际业务需求，团队在西安市泾河国家基本气象站开展长期同步对比观测试验，将自主研发雷达与业务化探空气球进行同点、同时、同步观测。设备全天时连续稳定运行，科研人员逐时比对探测曲线、校准数据偏差、优化反演算法，在一次次野外试验中打磨精度、提升可靠性，确保装备在复杂天气环境下依然稳定精准。最终，该成果顺利通过国家自然科学基金委验收并获评优秀，得到由5位院士领衔的11位行业权威专家的高度认可。

落地生根 硬核技术守护万家安宁

2021年十四运会开幕式，是对团队自主装备的一次“实战大考”。

团队成员、西安理工大学光电科学与智能仪器学院教授闫庆介绍，开幕式期间，空域云层厚重、水汽充沛、局地对流活跃，随时可能出现降雨，对开幕式安全顺利举行构成直接威胁。团队激光雷达系统全程对云层厚度、水汽含量、对流发展趋势进行不间断精细监测，每一组关键数据都实时精准传送到气象保障指挥现场，为科学决策、精准调度提供了可靠的依据。

在深入打赢蓝天保卫战中，这套装备同样发挥了重要作用。“它能实现大气污染物分钟级动态监测，精准捕捉污染物传输路径、扩散规律与时空分布，为西安及关中地区科学治污、精准管控、联防联治提供精细化数据支撑，助力空气质量持续改善。”闫庆说。

华灯鑫表示，团队将进一步推进激光雷达与天气雷达组网观测，构建多源融合、精细化大气垂直预报体系，针对秦巴山区防汛减灾、生态保护需求布设雷达装备，进一步延长灾害性天气预见期，提升区域防灾减灾能力。

编辑 | 炜琳 初审 | 陈浩 终审 | 徐工