【冰雪盛宴，绽放山东“智造”之光】2月4日，农历正月初四，北京冬奥会正式开幕。一系列来自山东的科技元素融入场馆建设、运动训练、赛事保障、冰雪产业。这其中，有不少项自主创新的“首创”技术和应用，彰显着山东“智造”的智慧和力量，助力北京冬奥盛会凸显“科技范儿”。
科技“智造”——
多项“首创”技术亮相冬奥
在北京冬奥会的冰雪竞技场上，中国设计、中国智造大显身手，其中“山东造”雪蜡车更是一颗闪亮的“星”。
在冬奥会众多雪上项目中，运动员比赛和训练用的雪板需要打蜡保养，这对于加快雪板速度、提升运动成绩十分重要。冰雪运动发达的国家，基本都有自己的雪蜡车。而我国冰雪运动队在过去参赛时，大多是租用外国的车辆。
山东制造的第一辆国产雪蜡车，填补了这一空白。这个延展面积达92.5平方米的“大块头”，集成了新一代信息技术、智能化装备和环保科技，是目前世界上单层厢体面积最大的雪蜡车，也是中国第一台自主研发、拥有完整知识产权的雪蜡车，申报包括21项发明专利在内的81项专利、24项技术突破。
海尔空调为雪蜡车提供的健康空气解决方案，应用已有发明专利11项、申请专利6项，解决了低温热启动、安装环境狭窄、在低温环境下运动员随时上下车的过程中保持车内温度、湿度及新风的内循环等多个问题。
在环保节能方面，“山东造”雪蜡车采用了氢燃料电池牵引头，全新定制开发了车载光伏发电系统。其中，作为氢燃料电池的核心部件之一，烟台东德实业有限公司研发的氢气循环泵，实现了全工况下高效率与大压升合理匹配。该循环泵首次开发了除水、破冰技术，还开发了双唇结构的油封、气封，避免了轴封泄漏。
在冬奥会赛场，还有更多来自山东的“首创”技术。
为了确保运动员的训练强度，国家体育总局在崇礼赛区建设了室内U槽场馆。深耕制冷技术的澳柯玛，首创国内全季候条件下即环温35℃以内实现造雪功能的技术和设备，为场馆提供造雪、制冷、除湿、新风等解决方案。
不仅赛场需要低温，超低温冷疗也是一项让冬奥会运动员快速恢复的“黑科技”。澳柯玛成功研发并生产了移动冷疗设备、便携式深低温冷疗舱，让运动员在-80℃至-140℃的舱体内迅速恢复肌体功能，全方位为运动员保驾护航。
冬奥会开赛之后，当更多的观众通过央视收看比赛盛况时，浪潮集团将以8K超高清核心技术产品助力重大赛事8K超高清节目的直播、时移、回看，同时，这也是海信自主研发的55英寸图像监视器大显身手的时刻。
据了解，浪潮艰苦攻关，对软硬件参数进行上千次调优，最终突破8K超高清直播技术瓶颈，将向冬奥赛事提供8K超高清解码器和超高清视频服务系统，全程支持冬奥赛场大屏、公共场所及重要场馆的赛事直播工作，满足观众线上观赛的需求。
海信是国家“科技冬奥”研发计划的重要参与者。冬奥会赛事项目多具有速度快、观赏度高的特点，对节目转播的硬件设备提出很高要求。海信监视器凭借极具竞争力的性能指标在央视冬奥会转播车项目中脱颖而出成功中标。
为做好北京冬奥会备战工作，山东启动实施了重大科技创新工程科技冬奥项目，防切割滑冰服（即防切割短道速滑运动服）便是其中一项。作为全国手套生产的领军企业，山东建华中兴手套股份有限公司成立创新团队，专门研发了一种轻薄的防切割复合材料：超高分子聚乙烯和氨纶混纺材料，可以制造防切割滑冰服。
“运用这种技术打造的防切割短道速滑服与国际一流冰雪运动装备丝毫不差，成本却降到了对方的一半以下。”山东建华中兴手套股份有限公司董事长陈建华说。
“智慧”设备——
数字化赋能让“压雪”更精准
随着冬奥会开幕，各项比赛也已相继展开。其中，云顶滑雪公园将举办U型场地技巧、坡面障碍技巧、雪上技巧等项目比赛，来自世界各地的运动员将在这里的6条赛道上展开精彩角逐。
在长达10多天的比赛里，如何确保竞技赛道统一标准，让每个运动员高水平稳定发挥？这是一个很艰巨的任务。青岛海克斯康测量系统研发的徕卡3D压雪车引导系统直面这一棘手的难题。
“我们将比赛场地的原始地形数据及赛道的设计模型导入控制面板，完成压雪车机械尺寸校准后，借助于‘北斗’等卫星导航技术，通过三维空间信息数据收集，实现自动测量压雪车履带及推铲下的雪厚度，特别是在U型场地等滑雪公园和雪道的建设维护作业上更简单、更精确、更高效。”海克斯康测量系统HCMC部经理刘鹏说，该系统的“加持”，为压雪车的机械化工作进行了数字化的赋能，操作员只需根据显示器上的提示来调整铲刀，就能完成赛道的精确塑形。
刘鹏说，徕卡3D压雪车引导系统已经为全球成百上千的滑雪场用户提供了服务，而此次助力北京冬奥会，是该系统在国内的“首秀”。
北京冬奥会和冬残奥会比赛将在相距较远的三大赛区举行，如何保障交通服务？为此，京张高铁每日将开行40对冬奥列车，在开、闭幕式期间还增开冬奥专列。
在冬奥会基础配套工程京张高铁施工中，总部位于济南的中铁十四局BIM、可视化、大数据、移动互联网等一批高科技和新技术得到普遍应用。而中车青岛四方车辆研究所有限公司为冬奥列车提供了旅客信息系统、车钩缓冲系统、撒砂装置和碳纤维司机台等多项核心系统装备。这些技术可以保障列车迎接天气挑战，甚至可以抵抗-40℃的低温。
“坐在时速350公里的高铁上，抬头就能看到4K超高清电视直播，这是我们为京张高铁冬奥专列量身打造的。”中车青岛四方车辆研究所有限公司的工程师表示，世界首个高铁5G超高清奥运演播室的落地，正是得益于“山东造”智能化旅客信息系统的强力支撑。
而在延庆赛区的国家高山滑雪中心，11条索道中有6条由来自泰安的泰建集团索道安装公司架设，它们承担起运送运动员和工作人员的重任。索道建在小海坨山深处，上下站垂直高差600米以上，最大坡度接近70度，无法全线修建施工道路。索道建设者克服山地运输困难，建设一系列专用货运索道，提前一年多完成任务，并一次性通过验收。
“一场一策，一项一策”，北京冬奥会对于气象保障的要求在时间上精确到分钟级，在空间上精准到百米级。严苛要求的背后，是中国科技的自信。据青岛镭测创芯科技有限公司市场部经理王琪超介绍，公司将为赛场提供精准天气预报。
同样，在北京冬奥会重点场馆国家高山滑雪中心、国家雪车雪橇中心、冰球馆以及冬奥会交通保障工程京张高铁各站点，随处可见北极星智能时钟的身影。这些时钟由烟台钟表研究所有限公司研发生产，不仅设计独特、美观大方，还蕴含着最尖端的时间科技，将为本届冬奥会提供重要的计时保障。
与夏季奥运会不同，冬奥会对用血保障也有特殊要求。由于比赛场地普遍距离市中心血站较远，如何为冬奥会做好足量的用血保障，又不浪费现有血库的资源成为本次用血保障的重要课题。青岛海尔生物医疗股份有限公司将在青岛率先落地的城市血液网解决方案复制到冬奥会现场，用数字化支撑赛事用血保障，实现了血液分布式血库的建设，依托物联网制冷设备将分布式血库前移至赛场，备血全程在冷链环境下可追溯，最大限度保障用血安全。
“绿色”保障——
二氧化碳制冰使碳排放趋近于零
1月22日上午10时许，满载消毒物资的运输车，从位于德州运河经济开发区的山东消博士消毒科技股份有限公司厂区内驶出，4个小时后抵达北京。
消博士公司成立于2011年，专注高端消毒产品制造，是集研发、生产、销售、消毒服务于一体的专业化高新技术企业。“公司目前已研发高端消毒制品百余种，拥有自主知识产权67件。”公司副总经理蒋媛媛说，公司从众多同类竞标企业中脱颖而出，成功入选北京冬奥会卫生防疫物资供应商，主要供应手卫生消毒、物体表面消毒、低温消毒系列等3类消毒产品，每款产品都对标最高行业标准，满足冬奥场馆高寒特点和绿色环保要求，用高标准的消毒灭菌功效，为冬奥会助力。
蒋媛媛说，针对冬奥会这种特殊的环境，此次供应的低温消毒剂，其最大特点是在-23℃到-40℃的环境下不结冰，并且能最大程度保证消毒效果。
与此同时，齐河县齐鲁高新技术开发区山东威阳医疗器械科技有限公司厂区内，装载着防护眼镜、防护面屏的平板运输车正陆续驶出大门，专线运输至北京。
威阳医疗器械成立于2007年，主要生产国家一类、二类医疗器械。2020年新冠疫情发生初期，企业负责人看到“抗疫”一线护士脸上的勒痕和红肿双眼后，对材料进行多次试验改良，最终研究出一种更适用于长时间佩戴的医用防护眼镜。近两年又不断进行改良，这小小的防护镜和面屏上已有5项国家实用新型专利。
同样助力北京冬奥会防疫的还有来自淄博的新华医疗集团。凭借出众的产品质量，公司最终中标了冬奥会比赛场馆疫情物资免洗手消毒液6万余瓶和配套自动出液装置。“我们手消产品里的酒精达到了特级食用级别。”山东新华莎罗雅生物技术有限公司常务副总经理李鹏章介绍说。
北京冬奥会和冬残奥会新建、改建了7座冰上场馆、共9块冰面。其中，5块冰面使用了二氧化碳（R744）跨临界直接制冷系统，这在冬奥会历史上尚属首次。其中，北京冬奥会主场馆国家速滑馆“冰丝带”的二氧化碳直冷制冰项目就是由青岛海尔开利冷冻设备有限公司负责提供解决方案的。采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术，首要的优点就是环保。有关专家介绍，过去冬奥会制冰都是用氟利昂或氨等制冷剂，但氟利昂容易造成臭氧层破坏、地球暖化，氨具有易燃易爆的特性。而使用二氧化碳制冰，不仅使场馆碳排放趋近于零，还可以将场地冰面温差控制在0.5℃以内。
助力绿色冬奥，冬奥会后勤保障客车，也有山东元素。2021年9月，服务冬奥会的中通氢燃料客车，通过了包括高压附件低温试验、底盘附件低温检查试验、低温冷启动试验、车辆加热性能试验在内的各项测试，可实现-35℃正常启动、运行，车内温度可保持在15℃。
“我们分批出发，21名技术保障人员1月10日前全部到位。”首批出发的队员赵振杰介绍，此次参与冬奥会后勤保障的40辆中通12米新N系氢燃料电池客车，行驶路线主要是奥运村到崇礼南。“中通客车在低温冷启动、暖风效果等可靠性、舒适性方面都赢得了奥组委青睐。”
作为北京冬奥会官方赞助商，青岛啤酒为冬奥会量身定制的“冬奥冰雪罐”，成为向大众普及冬奥项目的创新手段。“我们量身定制了二维码，能够快速追溯每一罐啤酒从麦芽到成品的全过程数据，从而确保了冬奥冰雪罐的金牌品质。还可以通过诊断系统，实时获取生产线的运行状态，工厂的能源消耗也在持续下降，耗电量下降了19%，耗水量下降了5%，把绿色环保的可持续发展理念融入到‘冬奥冰雪罐’的制造全过程中。”青岛啤酒厂包装部部长黄幸说。（大众日报）
科技“智造”——
多项“首创”技术亮相冬奥
在北京冬奥会的冰雪竞技场上，中国设计、中国智造大显身手，其中“山东造”雪蜡车更是一颗闪亮的“星”。
在冬奥会众多雪上项目中，运动员比赛和训练用的雪板需要打蜡保养，这对于加快雪板速度、提升运动成绩十分重要。冰雪运动发达的国家，基本都有自己的雪蜡车。而我国冰雪运动队在过去参赛时，大多是租用外国的车辆。
山东制造的第一辆国产雪蜡车，填补了这一空白。这个延展面积达92.5平方米的“大块头”，集成了新一代信息技术、智能化装备和环保科技，是目前世界上单层厢体面积最大的雪蜡车，也是中国第一台自主研发、拥有完整知识产权的雪蜡车，申报包括21项发明专利在内的81项专利、24项技术突破。
海尔空调为雪蜡车提供的健康空气解决方案，应用已有发明专利11项、申请专利6项，解决了低温热启动、安装环境狭窄、在低温环境下运动员随时上下车的过程中保持车内温度、湿度及新风的内循环等多个问题。
在环保节能方面，“山东造”雪蜡车采用了氢燃料电池牵引头，全新定制开发了车载光伏发电系统。其中，作为氢燃料电池的核心部件之一，烟台东德实业有限公司研发的氢气循环泵，实现了全工况下高效率与大压升合理匹配。该循环泵首次开发了除水、破冰技术，还开发了双唇结构的油封、气封，避免了轴封泄漏。
在冬奥会赛场，还有更多来自山东的“首创”技术。
为了确保运动员的训练强度，国家体育总局在崇礼赛区建设了室内U槽场馆。深耕制冷技术的澳柯玛，首创国内全季候条件下即环温35℃以内实现造雪功能的技术和设备，为场馆提供造雪、制冷、除湿、新风等解决方案。
不仅赛场需要低温，超低温冷疗也是一项让冬奥会运动员快速恢复的“黑科技”。澳柯玛成功研发并生产了移动冷疗设备、便携式深低温冷疗舱，让运动员在-80℃至-140℃的舱体内迅速恢复肌体功能，全方位为运动员保驾护航。
冬奥会开赛之后，当更多的观众通过央视收看比赛盛况时，浪潮集团将以8K超高清核心技术产品助力重大赛事8K超高清节目的直播、时移、回看，同时，这也是海信自主研发的55英寸图像监视器大显身手的时刻。
据了解，浪潮艰苦攻关，对软硬件参数进行上千次调优，最终突破8K超高清直播技术瓶颈，将向冬奥赛事提供8K超高清解码器和超高清视频服务系统，全程支持冬奥赛场大屏、公共场所及重要场馆的赛事直播工作，满足观众线上观赛的需求。
海信是国家“科技冬奥”研发计划的重要参与者。冬奥会赛事项目多具有速度快、观赏度高的特点，对节目转播的硬件设备提出很高要求。海信监视器凭借极具竞争力的性能指标在央视冬奥会转播车项目中脱颖而出成功中标。
为做好北京冬奥会备战工作，山东启动实施了重大科技创新工程科技冬奥项目，防切割滑冰服（即防切割短道速滑运动服）便是其中一项。作为全国手套生产的领军企业，山东建华中兴手套股份有限公司成立创新团队，专门研发了一种轻薄的防切割复合材料：超高分子聚乙烯和氨纶混纺材料，可以制造防切割滑冰服。
“运用这种技术打造的防切割短道速滑服与国际一流冰雪运动装备丝毫不差，成本却降到了对方的一半以下。”山东建华中兴手套股份有限公司董事长陈建华说。
“智慧”设备——
数字化赋能让“压雪”更精准
随着冬奥会开幕，各项比赛也已相继展开。其中，云顶滑雪公园将举办U型场地技巧、坡面障碍技巧、雪上技巧等项目比赛，来自世界各地的运动员将在这里的6条赛道上展开精彩角逐。
在长达10多天的比赛里，如何确保竞技赛道统一标准，让每个运动员高水平稳定发挥？这是一个很艰巨的任务。青岛海克斯康测量系统研发的徕卡3D压雪车引导系统直面这一棘手的难题。
“我们将比赛场地的原始地形数据及赛道的设计模型导入控制面板，完成压雪车机械尺寸校准后，借助于‘北斗’等卫星导航技术，通过三维空间信息数据收集，实现自动测量压雪车履带及推铲下的雪厚度，特别是在U型场地等滑雪公园和雪道的建设维护作业上更简单、更精确、更高效。”海克斯康测量系统HCMC部经理刘鹏说，该系统的“加持”，为压雪车的机械化工作进行了数字化的赋能，操作员只需根据显示器上的提示来调整铲刀，就能完成赛道的精确塑形。
刘鹏说，徕卡3D压雪车引导系统已经为全球成百上千的滑雪场用户提供了服务，而此次助力北京冬奥会，是该系统在国内的“首秀”。
北京冬奥会和冬残奥会比赛将在相距较远的三大赛区举行，如何保障交通服务？为此，京张高铁每日将开行40对冬奥列车，在开、闭幕式期间还增开冬奥专列。
在冬奥会基础配套工程京张高铁施工中，总部位于济南的中铁十四局BIM、可视化、大数据、移动互联网等一批高科技和新技术得到普遍应用。而中车青岛四方车辆研究所有限公司为冬奥列车提供了旅客信息系统、车钩缓冲系统、撒砂装置和碳纤维司机台等多项核心系统装备。这些技术可以保障列车迎接天气挑战，甚至可以抵抗-40℃的低温。
“坐在时速350公里的高铁上，抬头就能看到4K超高清电视直播，这是我们为京张高铁冬奥专列量身打造的。”中车青岛四方车辆研究所有限公司的工程师表示，世界首个高铁5G超高清奥运演播室的落地，正是得益于“山东造”智能化旅客信息系统的强力支撑。
而在延庆赛区的国家高山滑雪中心，11条索道中有6条由来自泰安的泰建集团索道安装公司架设，它们承担起运送运动员和工作人员的重任。索道建在小海坨山深处，上下站垂直高差600米以上，最大坡度接近70度，无法全线修建施工道路。索道建设者克服山地运输困难，建设一系列专用货运索道，提前一年多完成任务，并一次性通过验收。
“一场一策，一项一策”，北京冬奥会对于气象保障的要求在时间上精确到分钟级，在空间上精准到百米级。严苛要求的背后，是中国科技的自信。据青岛镭测创芯科技有限公司市场部经理王琪超介绍，公司将为赛场提供精准天气预报。
同样，在北京冬奥会重点场馆国家高山滑雪中心、国家雪车雪橇中心、冰球馆以及冬奥会交通保障工程京张高铁各站点，随处可见北极星智能时钟的身影。这些时钟由烟台钟表研究所有限公司研发生产，不仅设计独特、美观大方，还蕴含着最尖端的时间科技，将为本届冬奥会提供重要的计时保障。
与夏季奥运会不同，冬奥会对用血保障也有特殊要求。由于比赛场地普遍距离市中心血站较远，如何为冬奥会做好足量的用血保障，又不浪费现有血库的资源成为本次用血保障的重要课题。青岛海尔生物医疗股份有限公司将在青岛率先落地的城市血液网解决方案复制到冬奥会现场，用数字化支撑赛事用血保障，实现了血液分布式血库的建设，依托物联网制冷设备将分布式血库前移至赛场，备血全程在冷链环境下可追溯，最大限度保障用血安全。
“绿色”保障——
二氧化碳制冰使碳排放趋近于零
1月22日上午10时许，满载消毒物资的运输车，从位于德州运河经济开发区的山东消博士消毒科技股份有限公司厂区内驶出，4个小时后抵达北京。
消博士公司成立于2011年，专注高端消毒产品制造，是集研发、生产、销售、消毒服务于一体的专业化高新技术企业。“公司目前已研发高端消毒制品百余种，拥有自主知识产权67件。”公司副总经理蒋媛媛说，公司从众多同类竞标企业中脱颖而出，成功入选北京冬奥会卫生防疫物资供应商，主要供应手卫生消毒、物体表面消毒、低温消毒系列等3类消毒产品，每款产品都对标最高行业标准，满足冬奥场馆高寒特点和绿色环保要求，用高标准的消毒灭菌功效，为冬奥会助力。
蒋媛媛说，针对冬奥会这种特殊的环境，此次供应的低温消毒剂，其最大特点是在-23℃到-40℃的环境下不结冰，并且能最大程度保证消毒效果。
与此同时，齐河县齐鲁高新技术开发区山东威阳医疗器械科技有限公司厂区内，装载着防护眼镜、防护面屏的平板运输车正陆续驶出大门，专线运输至北京。
威阳医疗器械成立于2007年，主要生产国家一类、二类医疗器械。2020年新冠疫情发生初期，企业负责人看到“抗疫”一线护士脸上的勒痕和红肿双眼后，对材料进行多次试验改良，最终研究出一种更适用于长时间佩戴的医用防护眼镜。近两年又不断进行改良，这小小的防护镜和面屏上已有5项国家实用新型专利。
同样助力北京冬奥会防疫的还有来自淄博的新华医疗集团。凭借出众的产品质量，公司最终中标了冬奥会比赛场馆疫情物资免洗手消毒液6万余瓶和配套自动出液装置。“我们手消产品里的酒精达到了特级食用级别。”山东新华莎罗雅生物技术有限公司常务副总经理李鹏章介绍说。
北京冬奥会和冬残奥会新建、改建了7座冰上场馆、共9块冰面。其中，5块冰面使用了二氧化碳（R744）跨临界直接制冷系统，这在冬奥会历史上尚属首次。其中，北京冬奥会主场馆国家速滑馆“冰丝带”的二氧化碳直冷制冰项目就是由青岛海尔开利冷冻设备有限公司负责提供解决方案的。采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术，首要的优点就是环保。有关专家介绍，过去冬奥会制冰都是用氟利昂或氨等制冷剂，但氟利昂容易造成臭氧层破坏、地球暖化，氨具有易燃易爆的特性。而使用二氧化碳制冰，不仅使场馆碳排放趋近于零，还可以将场地冰面温差控制在0.5℃以内。
助力绿色冬奥，冬奥会后勤保障客车，也有山东元素。2021年9月，服务冬奥会的中通氢燃料客车，通过了包括高压附件低温试验、底盘附件低温检查试验、低温冷启动试验、车辆加热性能试验在内的各项测试，可实现-35℃正常启动、运行，车内温度可保持在15℃。
“我们分批出发，21名技术保障人员1月10日前全部到位。”首批出发的队员赵振杰介绍，此次参与冬奥会后勤保障的40辆中通12米新N系氢燃料电池客车，行驶路线主要是奥运村到崇礼南。“中通客车在低温冷启动、暖风效果等可靠性、舒适性方面都赢得了奥组委青睐。”
作为北京冬奥会官方赞助商，青岛啤酒为冬奥会量身定制的“冬奥冰雪罐”，成为向大众普及冬奥项目的创新手段。“我们量身定制了二维码，能够快速追溯每一罐啤酒从麦芽到成品的全过程数据，从而确保了冬奥冰雪罐的金牌品质。还可以通过诊断系统，实时获取生产线的运行状态，工厂的能源消耗也在持续下降，耗电量下降了19%，耗水量下降了5%，把绿色环保的可持续发展理念融入到‘冬奥冰雪罐’的制造全过程中。”青岛啤酒厂包装部部长黄幸说。（大众日报）
【铁塔之下 守望天空——走进大气边界层物理和大气化学国家重点实验室】#重点实验室巡礼#
北京北土城西路和京藏高速的交汇处，平时车来车往，熙熙攘攘。从一条小路拐进去，却有一处幽静小院。一进入中国科学院大气物理研究所（以下简称大气所）铁塔分部的大门，人们就知道，这里是一个做学问的地方。
坐落在此的，是大气边界层物理和大气化学国家重点实验室。自1991年经中国科学院批准正式成立并对外开放以来，该实验室一直面向国际学科前沿和国家重大需求，坚持观测实验、理论分析和数值模拟相结合，引领我国大气边界层物理和大气化学学科发展与交叉，并专注于开展低层大气中物理和化学过程基础研究。
“仰望天空”这件每个人都会做的事情，大气边界层物理和大气化学国家重点实验室的80多名科研人员想要做到极致。因为对国家乃至整个人类来说，“仰望天空”不仅是诗意的表达，更是一种迫切的现实需求。
“接地气”的边界层
大气边界层是指离地球表面约1~2千米高度的低层大气。它是地圈、水圈、冰雪圈、生物圈与大气圈间物质、能量交换的界面和关键区域，对气候和环境的变化有极为重要的影响。人类的日常活动、工农业生产以及普通军事活动均集中在该层，工程活动如航空航天、高层建筑设计、风能和太阳能利用等也与大气边界层密切相关。
“可以说，人类99%的活动都是在大气边界层开展的，因此大气边界层一直是国内外大气科学的前沿研究领域之一。”大气边界层物理和大气化学国家重点实验室主任、大气所研究员王自发说。
例如，近年来备受世人瞩目的温室气体排放、大气灰霾等，其实都发生在大气边界层中，这也让大气边界层物理和大气化学国家重点实验室的研究变得越来越“接地气”。
自1988年利用世界银行贷款开始筹建以来，大气边界层物理和大气化学国家重点实验室的定位就一直非常明确，那就是去探寻边界层大气与地球表面的物质能量交换的科学规律。
“在基础研究方面，我们实验室主要从事大气边界层物理和大气化学这两个学科的交叉研究；在满足国家重大需求方面，我们主要研究重点天气灾害的触发、生态环境问题、城市化对气候变化的影响等等。”王自发介绍。
大气边界层物理是研究在大气边界层中所发生的物理现象的学科，是大气科学的一个重要分支。边界层的大气，既受气压梯度力、科里奥利力的湍流粘性力的作用，又受地面摩擦作用和由辐射引起的温度分布不均匀性的影响，运动非常复杂。
而大气化学则是研究大气组成和化学过程的学科，是大气科学的另一个重要分支，涉及气象、数学、物理、化学、生态、计算机等诸多学科。研究对象包括大气微量气体、气溶胶、大气放射性物质和降水等；研究空间范围涵盖对流层和平流层，水平尺度从城市、区域到全球；研究时间尺度从几天到几年，以至几十年；研究手段包括现场观测、实验室模拟和数值模拟等。
学科的特点决定了研究工作的事无巨细。作为实验室主任，王自发首先必须考虑的，就是学科方向的布局问题。
“一个都不能少”
大气边界层物理和大气化学国家重点实验室副主任、大气所研究员郑循华喜欢用“一把三足鼎立的小板凳”形容自己所工作的实验室。
“三条凳子腿是大气化学、大气边界层物理和生物地球化学，三条腿融合基础研究和应用基础研究，独立又紧密交叉，共同支撑起了整个板凳面——大气环境学。”郑循华说。
凭借着这一独特的学科交叉优势，充分利用理论研究、实验室模拟试验、野外立体综合观测实验、卫星遥测以及数值模拟等多种研究手段，大气边界层物理和大气化学国家重点实验室在大气边界层物理、大气化学，以及碳氮生物地球化学循环研究领域持续保持着领先优势。
同时，实验室也是国内唯一 一家从微观到宏观全链条布局的大气科学实验室，无论是一个小小的湍流，还是全球大气输送；无论是分子尺度，还是全球尺度，实验室都有人在做。
“我们实验室一开始就是这样布局的，人不多，但布局的面特别广，要保证每个方向都有人。无论经费状况、需求情况如何‘风云变幻’，我们始终要对这几个方向稳定支持，让大家能坐得住冷板凳。”王自发坦言，“大气科学的热点一直在不断地变化，前几年是黄沙，这几年是雾霾。我们实验室要做的就是无论国家遇到了什么事，都能马上顶得上去、扛得起来。”
2008年，北京奥运会召开在即，北京的空气质量问题成为全球瞩目的焦点。当时国际上有人质疑，中国是否有能力进行空气质量的短期数值预报，而国际奥委会也一度想将奥运会期间的空气质量预报工作交与外国团队来做。
奥运会是中国人民盼了多少年的大事，岂能把空气质量预报交给别人？这对于王自发和他的同事来说是不可接受的。于是，大气边界层物理和大气化学国家重点实验室临危受命，扛下了建立北京空气质量预报预警模式的紧急任务。
北京奥运会开幕前4个月，实验室研发的世界上首套“空气质量多模式集合预报业务系统”投入业务运行。在奥运会期间，这套系统成功预报了未来72小时的空气质量，为中国赢得了全世界的尊重。
让王自发这个实验室主任深感自豪的是，对于这套模式系统，实验室是从建模、基础研究、野外实验，到业务化、产业化全部打通的。正是这种“一个都不能少”的策略，让实验室在面对国家需求的时候，能够以最快的速度做出响应，在应对急难险重任务时，能够更加从容不迫。
经过多年的业务化实践，这套系统逐步推广开来，被广泛采用，成为国家环境质量预报预警中心、七大区域中心、20多个省级中心和50多个市中心的核心预报工具，支撑建立了国家、区域、省、城市空气质量预报预警业务化体系，为上海世博会、广州亚运会、南京青奥会、APEC会议、9·3大阅兵、G20杭州峰会等国家重大活动的空气质量保障及打赢蓝天保卫战提供了核心支撑。
“人人都能当家做主”的实验室
2020年席卷全球的新冠病毒将很多人留在了家里，但大气边界层物理和大气化学国家重点实验室副主任、大气所研究员孙业乐却一直没闲着。
他注意到了一件不同寻常的事：“新冠病毒的传播极大减少了人们的户外活动，进而导致世界范围内人为排放大气污染物显著减少。然而，一些特大城市的空气质量并未因为人为排放的降低而得到预期改善，重污染事件仍有发生。”
为了探究疫情期间人为排放变化对大气污染的影响，孙业乐和他的学生对2020年1~3月份北京颗粒物化学组分和来源进行了深入分析。他们发现，在过去近10年间，大气污染前体物的变化导致了颗粒物化学组分的变化，而气态前体物浓度的降低和大气氧化性的增强反而促进了二次气溶胶组分的形成和转化，这意味着我国未来大气二次污染的治理仍面临着较大挑战。
对于雾霾的深刻理解，孙业乐认为要归功于实验室良好的学术氛围。“当时雾霾刚成为热点，大家都只是关注热点，但王自发老师高瞻远瞩，把实验室不同领域的年轻人组合起来，让我们搞交叉研究，结果确实取得了很多重要的科学发现。这种学术自由、重视交流的氛围，对我们年轻人的帮助很大。”
实际上，打破科学研究里的“山头”现象，一直是王自发力图解决的问题。他一直感觉传统的课题组模式就像“小农经济”，科研人员各自为政，各个“山头”之间没什么来往，不利于科研工作的开展，还容易产生隔阂和矛盾。“我们实验室的学科方向很多，就更需要设计一种新的机制，来更好地凝练学科方向，让大家集中目标，合力解决一些大的科学问题。”
为此，从2011年起，大气边界层物理和大气化学国家重点实验室采用了“研究员大会”制度进行决策——实验室所有的重大战略决策都通过研究员大会来确定，针对制度的事项，进行实名投票；针对个人的事项，则实行匿名投票。
此外，每个研究员都有机会当选大会的轮值主席，每人为期三个月。这样，人人都能够站在实验室的高度、站在他人的角度去思考问题，从而能够始终保持队伍的团结，并且始终围绕国家需求，开展科研攻关。
“矛盾少了，人心齐了，每个人都能在实验室里做自己想做的事、国家需要的事。”王自发笑称，实验室运行机制理顺了，“我这个实验室主任都能当得更加轻松了”。
培养杰出人才，建设优秀团队，在大气边界层基础理论、大气污染成因与模拟预测、地球生物化学循环关键过程、大气化学过程与气候变化相互影响等关键研究领域，开展关键性、前瞻性的基础和应用基础研究，这个铁塔下的国家重点实验室，将始终用科学的眼光仰望天空，作出自己独特的贡献。
实验室小故事
“高攀”不起的“网红”打卡地
“北京健翔桥西边有个很高的铁塔是干什么用的？”
“城建大厦北侧有一根很高很高的铁柱子，谁知道那是什么？”
中国科学院大气物理研究所铁塔分部院里那座高达325米的铁塔，总时不时地引起网友的好奇，甚至还有人怀疑它是不是一栋“烂尾楼”。
实际上，大气所325米气象观测塔不但是附近的“网红”地标、中科院标志性的大型科学设备，更是大气边界层物理和大气化学国家重点实验室全体科研人员引以为傲的一座科学之塔。
气象塔于1976年开始建设，1979年8月建成，是一座全天候运行的气象高塔。该塔垂直方向有15层观测平台，可实现气象、湍流、空气质量要素全天候梯度观测，并实现自动观测数据的同步传输。
气象塔主要服务于北京的空气污染研究和大气边界层、大气湍流扩散等研究。在世界众多气象塔中，大气所气象塔具有独特的优势，其高度位居世界第三。在气象塔280米高度南北两个方向设置的两部高清相机可24小时运行，每半小时就会自动拍照，实时监测周边天气、污染和地表状况。气象塔上还有两套观测系统——15层气象梯度观测系统和7层湍流通量观测系统，也同样在24小时不间断运行着。
40多年来，该气象塔连续不间断地对北京市边界层风、温、湿平均场结构进行观测，取得了大量宝贵资料。这些积累多年的观测数据在大气科学研究领域得到了广泛应用，发挥了不可替代的巨大作用。
“在超大城市里建这么一座气象塔，在全世界也是十分罕见的。这座铁塔这么多年来始终屹立在这里，可以说见证了北京城市发展的历程，也支撑了国家大气环境的研究。”大气所研究员胡非说。
例如，2009年，北京市气象局承担了国际清洁气象保障任务，该局向大气所提出，想要使用325米气象塔的数据。大气边界层物理和大气化学国家重点实验室随即组织科研力量进行了采样程序的修改，进行网络连接和网上数据传送程序的安装调试，并在当年9月24日下午成功实现了数据的实时传送，同时在国庆期间安排专人值班，圆满完成了此次任务。北京市气象局为此专门发来了感谢信。
目前，在大气所和北京市气象局战略合作协议框架下，气象塔的观测已纳入北京市气象局的日常观测站网。此外，气象塔数据应用于APEC会议的气象保障，取得良好成效。
这座“40多岁”的高塔也为科学研究立下了汗马功劳。据不完全统计，观测塔数据为“973”项目、“863”项目、中科院战略性先导科技专项、自然科学基金等项目提供实验平台，进行全年不间断实时连续观测，近5年用铁塔资料发表的论文就有近百篇。
“从1979年建成以来，这座气象塔一天都没有停止过工作，取得了很多不可替代的宝贵资料，为中国在国际大气科学界赢得了重要的话语权。”正如胡非说的那样，这座“兢兢业业”的高塔，铸成了大气边界层物理和大气化学国家重点实验室的“魂”。（丁佳）
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北京北土城西路和京藏高速的交汇处，平时车来车往，熙熙攘攘。从一条小路拐进去，却有一处幽静小院。一进入中国科学院大气物理研究所（以下简称大气所）铁塔分部的大门，人们就知道，这里是一个做学问的地方。
坐落在此的，是大气边界层物理和大气化学国家重点实验室。自1991年经中国科学院批准正式成立并对外开放以来，该实验室一直面向国际学科前沿和国家重大需求，坚持观测实验、理论分析和数值模拟相结合，引领我国大气边界层物理和大气化学学科发展与交叉，并专注于开展低层大气中物理和化学过程基础研究。
“仰望天空”这件每个人都会做的事情，大气边界层物理和大气化学国家重点实验室的80多名科研人员想要做到极致。因为对国家乃至整个人类来说，“仰望天空”不仅是诗意的表达，更是一种迫切的现实需求。
“接地气”的边界层
大气边界层是指离地球表面约1~2千米高度的低层大气。它是地圈、水圈、冰雪圈、生物圈与大气圈间物质、能量交换的界面和关键区域，对气候和环境的变化有极为重要的影响。人类的日常活动、工农业生产以及普通军事活动均集中在该层，工程活动如航空航天、高层建筑设计、风能和太阳能利用等也与大气边界层密切相关。
“可以说，人类99%的活动都是在大气边界层开展的，因此大气边界层一直是国内外大气科学的前沿研究领域之一。”大气边界层物理和大气化学国家重点实验室主任、大气所研究员王自发说。
例如，近年来备受世人瞩目的温室气体排放、大气灰霾等，其实都发生在大气边界层中，这也让大气边界层物理和大气化学国家重点实验室的研究变得越来越“接地气”。
自1988年利用世界银行贷款开始筹建以来，大气边界层物理和大气化学国家重点实验室的定位就一直非常明确，那就是去探寻边界层大气与地球表面的物质能量交换的科学规律。
“在基础研究方面，我们实验室主要从事大气边界层物理和大气化学这两个学科的交叉研究；在满足国家重大需求方面，我们主要研究重点天气灾害的触发、生态环境问题、城市化对气候变化的影响等等。”王自发介绍。
大气边界层物理是研究在大气边界层中所发生的物理现象的学科，是大气科学的一个重要分支。边界层的大气，既受气压梯度力、科里奥利力的湍流粘性力的作用，又受地面摩擦作用和由辐射引起的温度分布不均匀性的影响，运动非常复杂。
而大气化学则是研究大气组成和化学过程的学科，是大气科学的另一个重要分支，涉及气象、数学、物理、化学、生态、计算机等诸多学科。研究对象包括大气微量气体、气溶胶、大气放射性物质和降水等；研究空间范围涵盖对流层和平流层，水平尺度从城市、区域到全球；研究时间尺度从几天到几年，以至几十年；研究手段包括现场观测、实验室模拟和数值模拟等。
学科的特点决定了研究工作的事无巨细。作为实验室主任，王自发首先必须考虑的，就是学科方向的布局问题。
“一个都不能少”
大气边界层物理和大气化学国家重点实验室副主任、大气所研究员郑循华喜欢用“一把三足鼎立的小板凳”形容自己所工作的实验室。
“三条凳子腿是大气化学、大气边界层物理和生物地球化学，三条腿融合基础研究和应用基础研究，独立又紧密交叉，共同支撑起了整个板凳面——大气环境学。”郑循华说。
凭借着这一独特的学科交叉优势，充分利用理论研究、实验室模拟试验、野外立体综合观测实验、卫星遥测以及数值模拟等多种研究手段，大气边界层物理和大气化学国家重点实验室在大气边界层物理、大气化学，以及碳氮生物地球化学循环研究领域持续保持着领先优势。
同时，实验室也是国内唯一 一家从微观到宏观全链条布局的大气科学实验室，无论是一个小小的湍流，还是全球大气输送；无论是分子尺度，还是全球尺度，实验室都有人在做。
“我们实验室一开始就是这样布局的，人不多，但布局的面特别广，要保证每个方向都有人。无论经费状况、需求情况如何‘风云变幻’，我们始终要对这几个方向稳定支持，让大家能坐得住冷板凳。”王自发坦言，“大气科学的热点一直在不断地变化，前几年是黄沙，这几年是雾霾。我们实验室要做的就是无论国家遇到了什么事，都能马上顶得上去、扛得起来。”
2008年，北京奥运会召开在即，北京的空气质量问题成为全球瞩目的焦点。当时国际上有人质疑，中国是否有能力进行空气质量的短期数值预报，而国际奥委会也一度想将奥运会期间的空气质量预报工作交与外国团队来做。
奥运会是中国人民盼了多少年的大事，岂能把空气质量预报交给别人？这对于王自发和他的同事来说是不可接受的。于是，大气边界层物理和大气化学国家重点实验室临危受命，扛下了建立北京空气质量预报预警模式的紧急任务。
北京奥运会开幕前4个月，实验室研发的世界上首套“空气质量多模式集合预报业务系统”投入业务运行。在奥运会期间，这套系统成功预报了未来72小时的空气质量，为中国赢得了全世界的尊重。
让王自发这个实验室主任深感自豪的是，对于这套模式系统，实验室是从建模、基础研究、野外实验，到业务化、产业化全部打通的。正是这种“一个都不能少”的策略，让实验室在面对国家需求的时候，能够以最快的速度做出响应，在应对急难险重任务时，能够更加从容不迫。
经过多年的业务化实践，这套系统逐步推广开来，被广泛采用，成为国家环境质量预报预警中心、七大区域中心、20多个省级中心和50多个市中心的核心预报工具，支撑建立了国家、区域、省、城市空气质量预报预警业务化体系，为上海世博会、广州亚运会、南京青奥会、APEC会议、9·3大阅兵、G20杭州峰会等国家重大活动的空气质量保障及打赢蓝天保卫战提供了核心支撑。
“人人都能当家做主”的实验室
2020年席卷全球的新冠病毒将很多人留在了家里，但大气边界层物理和大气化学国家重点实验室副主任、大气所研究员孙业乐却一直没闲着。
他注意到了一件不同寻常的事：“新冠病毒的传播极大减少了人们的户外活动，进而导致世界范围内人为排放大气污染物显著减少。然而，一些特大城市的空气质量并未因为人为排放的降低而得到预期改善，重污染事件仍有发生。”
为了探究疫情期间人为排放变化对大气污染的影响，孙业乐和他的学生对2020年1~3月份北京颗粒物化学组分和来源进行了深入分析。他们发现，在过去近10年间，大气污染前体物的变化导致了颗粒物化学组分的变化，而气态前体物浓度的降低和大气氧化性的增强反而促进了二次气溶胶组分的形成和转化，这意味着我国未来大气二次污染的治理仍面临着较大挑战。
对于雾霾的深刻理解，孙业乐认为要归功于实验室良好的学术氛围。“当时雾霾刚成为热点，大家都只是关注热点，但王自发老师高瞻远瞩，把实验室不同领域的年轻人组合起来，让我们搞交叉研究，结果确实取得了很多重要的科学发现。这种学术自由、重视交流的氛围，对我们年轻人的帮助很大。”
实际上，打破科学研究里的“山头”现象，一直是王自发力图解决的问题。他一直感觉传统的课题组模式就像“小农经济”，科研人员各自为政，各个“山头”之间没什么来往，不利于科研工作的开展，还容易产生隔阂和矛盾。“我们实验室的学科方向很多，就更需要设计一种新的机制，来更好地凝练学科方向，让大家集中目标，合力解决一些大的科学问题。”
为此，从2011年起，大气边界层物理和大气化学国家重点实验室采用了“研究员大会”制度进行决策——实验室所有的重大战略决策都通过研究员大会来确定，针对制度的事项，进行实名投票；针对个人的事项，则实行匿名投票。
此外，每个研究员都有机会当选大会的轮值主席，每人为期三个月。这样，人人都能够站在实验室的高度、站在他人的角度去思考问题，从而能够始终保持队伍的团结，并且始终围绕国家需求，开展科研攻关。
“矛盾少了，人心齐了，每个人都能在实验室里做自己想做的事、国家需要的事。”王自发笑称，实验室运行机制理顺了，“我这个实验室主任都能当得更加轻松了”。
培养杰出人才，建设优秀团队，在大气边界层基础理论、大气污染成因与模拟预测、地球生物化学循环关键过程、大气化学过程与气候变化相互影响等关键研究领域，开展关键性、前瞻性的基础和应用基础研究，这个铁塔下的国家重点实验室，将始终用科学的眼光仰望天空，作出自己独特的贡献。
实验室小故事
“高攀”不起的“网红”打卡地
“北京健翔桥西边有个很高的铁塔是干什么用的？”
“城建大厦北侧有一根很高很高的铁柱子，谁知道那是什么？”
中国科学院大气物理研究所铁塔分部院里那座高达325米的铁塔，总时不时地引起网友的好奇，甚至还有人怀疑它是不是一栋“烂尾楼”。
实际上，大气所325米气象观测塔不但是附近的“网红”地标、中科院标志性的大型科学设备，更是大气边界层物理和大气化学国家重点实验室全体科研人员引以为傲的一座科学之塔。
气象塔于1976年开始建设，1979年8月建成，是一座全天候运行的气象高塔。该塔垂直方向有15层观测平台，可实现气象、湍流、空气质量要素全天候梯度观测，并实现自动观测数据的同步传输。
气象塔主要服务于北京的空气污染研究和大气边界层、大气湍流扩散等研究。在世界众多气象塔中，大气所气象塔具有独特的优势，其高度位居世界第三。在气象塔280米高度南北两个方向设置的两部高清相机可24小时运行，每半小时就会自动拍照，实时监测周边天气、污染和地表状况。气象塔上还有两套观测系统——15层气象梯度观测系统和7层湍流通量观测系统，也同样在24小时不间断运行着。
40多年来，该气象塔连续不间断地对北京市边界层风、温、湿平均场结构进行观测，取得了大量宝贵资料。这些积累多年的观测数据在大气科学研究领域得到了广泛应用，发挥了不可替代的巨大作用。
“在超大城市里建这么一座气象塔，在全世界也是十分罕见的。这座铁塔这么多年来始终屹立在这里，可以说见证了北京城市发展的历程，也支撑了国家大气环境的研究。”大气所研究员胡非说。
例如，2009年，北京市气象局承担了国际清洁气象保障任务，该局向大气所提出，想要使用325米气象塔的数据。大气边界层物理和大气化学国家重点实验室随即组织科研力量进行了采样程序的修改，进行网络连接和网上数据传送程序的安装调试，并在当年9月24日下午成功实现了数据的实时传送，同时在国庆期间安排专人值班，圆满完成了此次任务。北京市气象局为此专门发来了感谢信。
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