项目名称：多波段多大气成分主被动综合探测系统
项目来源：国家自然科学基金委员会国家重大科研仪器设备研制专项
项目起讫时间：2012.1-2017.12
项目负责人：吕达仁
项目骨干：潘蔚琳、宣越健、段树、王一楠、潘琳珺、毕永恒、邹荣士等
一、系统构成与性能指标
中国科学院大气物理研究所联合国内6家科研单位，历时6年自主研制完成了一套多波段多大气成分主被动综合探测系统（Atmospheric Profiling Synthetic Observation System，简称APSOS）。项目下设8个课题任务：中国科学院大气物理研究所承担的综合集成与反演验证平台及组合望远镜系统和气溶胶-云-水汽探测激光雷达、中国科学院武汉物理与数学研究所承担的大气温度风场探测激光雷达、中国科学技术大学承担的臭氧探测激光雷达、中国科学院合肥物质科学研究院承担的污染气体探测激光雷达、武汉大学承担的二氧化碳探测激光雷达、中国科学院紫金山天文台承担的太赫兹辐射波谱仪和安徽四创电子股份有限公司承担的W波段测云雷达。
APSOS是国际上首套全（中性）大气层（从近地面至110公里高度）多成分、多要素的大型地基综合探测系统，该仪器利用激光、微波和太赫兹探测技术，采用主被动遥感相结合的方式，不仅能够获得大气要素和云层分布等多种气象要素，而且能够实时监测温室气体和污染气体的时空变化，可同时获取11项大气参量的垂直分布廓线，包括：大气温度、湿度、密度、风场、钠（金属）层密度、臭氧、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、云和气溶胶。该仪器已于2017年10月成功部署在西藏羊八井，成为国际上现有同类台站中海拔最高、探测手段最为全面的大气观测站。
设备的主要探测指标：
大气温度（5~110km），大气风场（10~40km，80~110km）,臭氧（5~50km）,大气气溶胶（近地面~30km），水汽（近地面~12km），云（近地面~18km），CO2/NO2/SO2（近地面~3km）
图一：APSOS系统构成
图二：西藏羊八井全大气层观象台
图三：APSOS在夜间开展观测实验
二、在科研工作中发挥的作用
本技术的研制成功，提高了我国在大气环境探测方面的技术水平和综合实力，标志着我国在大气探测研究领域已掌握了国际前沿关键技术，在科学上将支持气候环境方面基础研究的重要发现，在技术上将增强我国在这一领域的自主研发能力与新探测原理/方法创新，在应用上将构建前沿高技术集成的可推广综合探测系统，满足国家在气象观测、环境监测和空间保障等领域的重大需求。
自建成后，APSOS系统已经在西藏羊八井积累观测数据，与第二次青藏高原综合科学考察配合，为进一步开展青藏高原大气科学研究提供技术支撑，将推动科学界对青藏高原地区大气圈层的认识和理解，有助于研究气候变化和人类活动对青藏高原地区乃至全球大气的影响。
以此系统为基础，承担中国科学院A类战略性先导科技专项1项，国家重大科技基础设施子午工程二期项目1项，科技部第二次青藏高原综合科学考察研究专题1项，发表科技论文十余篇，申请软件著作权1项。
主要创新性成果包括：
1. 多台激光雷达共用组合望远镜系统（等效口径2米，由四台1.2米望远镜合成），大幅提高了有效探测高度和探测精度；
2. 在国内首次实现了对大气温度（从近地面到110km)和大气风场（10~40km, 80~110km）的无缝隙探测；
3. 在国内首次实现了对流层和平流层臭氧（5~50km）的同时探测；
4. 在国内首次实现了对大气谱线的地基太赫兹探测；
5. 在国内首次实现了地基W波段（95GHz）测云雷达；
6. 全大气层、全天时的大气多要素综合遥感探测技术；
7. 先进的天空地多源大气遥感数据综合集成反演技术。
