近日，国家科技部发布“十四五”国家重点研发计划“典型脆弱生态系统保护与修复”重点专项2023年度项目立项通知，由北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室刘绍民教授牵头申报的“极端生态环境水循环关键参量监测设备与物联网监测系统研制和示范”获批立项（项目编号：2023YFF1303500），项目总经费2200.00万元，其中中央财政经费2000.00万元，执行年限为2023年12月—2027年11月。兰州大学作为项目主要参与单位承担课题1的仪器研制和示范任务，课题名称：高寒环境水循环关键参量—冻土、冰川和积雪监测设备研制，课题总经费550.00万元，课题负责人为草地农业科技学院黄晓东教授，参与单位包括南京大学、中国科学院空天信息创新研究院和北京师范大学。

课题简介：

目前高寒环境水循环关键参量监测设备基本依赖进口，另有部分关键参量尚无原位监测设备或缺乏大范围监测设备，亟需自主研发相关监测设备，填补国内外相关设备的空白或达到国际同类设备水平。本课题重点围绕高寒环境（年平均气温≤5℃）水循环关键参量高精度、自动、稳定监测等技术难点，通过原始与集成创新，以突破监测设备核心关键技术为重点，研制原位冻土含冰量自动观测仪，实现冻土含冰量的野外原位、高分辨率监测；研制无人车载冰川厚度探测仪，实现冰川厚度的低功耗、轻小型、精细化监测；研制车载雪水当量观测仪，实现异质性地表雪水当量的大范围、非接触式、移动监测；开展室内测试与野外测试，在不少于 2 个典型高寒环境野外台站开展基于物联网监测系统的研制设备示范应用，揭示高寒环境冻土含冰量、冰川厚度和雪水当量的变化规律，服务高寒脆弱生态系统保护与修复。

任务设置：

课题共设置4个子课题，包括子课题1：原位冻土含冰量自动观测仪的研制与测试（南京大学）、子课题2：无人车载冰川厚度探测仪的研制与测试（中国科学院空天信息创新研究院），子课题3：车载雪水当量观测仪的研制与测试（兰州大学）、子课题4：高寒环境水循环监测设备示范应用（兰州大学、北京师范大学）。

课题1研制设备将以项目研建的物联网监测系统为支撑，在不少于2个高寒环境的冻土、冰川与积雪等野外观测站，开展研制设备的野外测试和示范应用。

考核指标：

1）研制高寒环境水循环关键参量监测设备3套（图1），每套设备样机2台。包括：原位冻土含冰量自动观测仪（绝对误差小于0.05m³/m³），无人车载冰川厚度探测仪（绝对误差小于0.5m）和车载雪水当量观测仪（绝对误差小于10mm），其中用于高寒环境地面监测设备的无故障运行时间>720小时；

2）在不少于2个典型高寒环境野外台站开展基于物联网监测系统的研制设备野外测试和示范应用，揭示高寒环境水循环关键参量的变化规律。

图1 课题拟研制的3套监测设备

课题研制设备将满足国家“三区四带”生态安全屏障建设的重大科技需求，实现极端生态环境水循环关键参量监测设备的自主创新与升级换代，大幅度提升极端生态环境野外台站监测的信息化、智能化水平，服务于我国脆弱生态系统的保护与修复。