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青托人才成长故事—张佼佼:勇担重任,逐梦芳华
发布时间: 2022年4月26日

 

简介

张佼佼,博士,中国科学院国家空间科学中心项目研究员。主要在灾害性空间天气监测和对地效应、大规模高压输电网络地磁感应电流(GIC)建模和风险评估方面开展研究。

托举期间主持国家自然科学基金面上项目、中国电子科技集团稳定支持经费科研任务项目、子午工程高端用户培育课题等6项课题;发表5篇论文;2021年2月升为空间中心项目研究员;2020年6月至今任国际超级双极光雷达网(SuperDARN)组织执委会委员;2021年9月获中国空间科学学会第九届理事会先进工作者称号。

 

勇担重任,逐梦芳华

 

国际超级双极光雷达网SuperDARN是一个高频雷达国际合作组织。该组织起源于上世纪80年代,之后不断发展壮大,目前共包括有来自英国,美国,加拿大,日本,中国,法国,意大利,挪威,澳大利亚,南非10个国家的30余部高频相干散射雷达。它通过国际数据共享,实现中高纬地区电离层不规则体运动的不间断监测。SuperDARN获得的全球电离层对流在研究太阳风-磁层-电离层耦合过程中发挥着极其重要的作用,获得的电离层不规则体的运动和分布信息还在通信、导航等领域有着重要的应用价值。

SuperDARN雷达目前在中纬度有10部雷达包括美国的8部雷达和日本的2部雷达,探测范围基本上位于西半球,在东半球还缺乏观测。在863项目的支持下,我国于2018年首先在黑龙江省佳木斯市郊完成了首部自主研究的高频相干散射的布设。张佼佼担任该雷达的科学PI,她利用2018年8月26日大磁暴事件雷达的观测,证实在此期间佳木斯雷达和日本北海道东向雷达两部雷达同时观测到了同一团等离子体的运动,通过与DMSP卫星的SUSSI仪器对极光观测的联合分析确认两部雷达观测到的电离层对流属于双涡结构的昏侧涡的向阳回流。她还检验了佳木斯雷达数据对整个SuperDARN对流图的影响,结果表明,在强磁暴主相期间,佳木斯雷达数据加入可以最高将越极电位降提升13.9%,该工作不但验证了佳木斯雷达观测数据,而且还说明了佳木斯雷达数据在改善整个SuperDARN对流图方面的作用。结果在美国AGU期刊Earth and Space Science发表。

在完成雷达数据验证和相应科学产出的同时,张佼佼积极与国际SuperDARN组织沟通推动佳木斯雷达加入该国际组织。但是加入该国际组织的一个首要条件是雷达产生的数据必须符合SuperDARN组织雷达数据的统一规范。在佳木斯雷达数据的国际标准化上,她反复与国际SuperDARN组织和我们的雷达技术团队沟通,使技术团队对雷达硬件和信号处理软件不断修改调整,佳木斯雷达最终产生了符合SuperDARN标准的数据。佳木斯雷达实现数据国际标准化之所以这么困难,花这么长时间,是因为目前国际上的SuperDARN雷达都是一脉相承,使用同样的雷达操作和信号处理软件。SuperDARND雷达是上世纪80年代开始发展,数据文档格式等也几经变迁,如今并没有保存一个完整的数据说明文档,另外他们对一个雷达波束号,不同模式的扫描方向等约定俗成的定义等等都没有文档说明。我们只能按照SuperDARN组织内已有的雷达数据,一一去解析数据文档里各个参数和数据的含义,然后再按照自己的理解去写入数据。数据文档里各种参数繁多,某些参数又跟后期的数据图形处理软件关联,一不小心,就会出错。在这期间,他们认识到各种文档的重要性,张佼佼代领团队整理了《雷达工作章程和工作模式简章》,提供给技术开发团队,为子午工程二期高频雷达的硬件设计提出科学需求和设计依据。经过不懈努力,雷达数据在2019年12月通过SuperDARN数据发布工作组检验,2020年2月与国际SuperDARN组织实现数据交换和共享,该雷达于2020年6月正式加入SuperDARN组织。张佼佼作为雷达PI被选举为SuperDARN组织执行委员会委员。

在SuperDARN国际组织中,张佼佼积极参与国际合作事务,推动并牵头了SuperDARN亚太数据中心的建设。SuperDARN国际数据镜像站负责全球SuperDARN雷达数据的收集,分发和发布。目前SuperDARN组织共有两个国际数据镜像站,分别由英国南极调查局(British Antarctic Survey,BAS)和加拿大萨斯克彻温大学(University of Saskatchewan)管理和运行。为了提高数据发布的时效性和稳定性,以及数据的安全性,在2021年5月份召开的SuperDARN国际研讨会上SuperDARN执委会决定对目前的数据镜像系统进行重新布局和设计,张佼佼提议在中国科学院国家空间科学中心建设SuperDARN亚太数据中心,并得到SuperDARN组织的许可。之后,她积极组织协调与国家空间科学数据中心同事协作于2021年10月完成了该数据中心的建设,目前该数据中心已成为国家SuperDARN组织三个数据镜像站之一,负责亚太地区雷达数据的收集,以及所有雷达数据的同步,管理和分发。

基于佳木斯雷达的技术积累,子午工程二期将在我国北方建设3站6部高频雷达实现对东半球中纬度电离层不规则体运动的大范围连续探测,为我国空间物理研究和空间天气建模、预报提供关键的自主输入参数。张佼佼担任该系统的首席科学家,负责北方中纬监测分系统的科学目标制定,设备整体布局方案设计,系统科学产出等,该系统已于2019年底开工建设,预计2022年底建成。该系统收集的监测数据不仅对电离层南北耦合等重大科学问题非常重要,同时也为我国的电离层扰动预报预警提供支撑。