论文部分内容阅读
对流层大气气溶胶通过直接效应和间接效应影响地-气系统辐射收支平衡,它们的时空分布变化较为复杂,对气候效应评估、大气环境及激光大气传输等研究具有重要意义。因此,对它们进行长期有效的观测十分重要。激光雷达以其高的时空分辨率和高的测量精度已成为大气气溶胶的一种重要遥感工具。双波长探测还可以获得大气气溶胶尺度谱的基本信息以及得到大气气溶胶在其它激光波长的消光性质。本论文通过研制双波长米散射激光雷达来对大气气溶胶进行观测,以此获取大气气溶胶的有关物理和光学参数,该激光雷达采用了双独立接收视场,提高了系统的白天探测能力。
全文分为三个部分。
第一部分为综述,共由两章组成。主要叙述了大气气溶胶的来源及其物理和光学性质以及大气气溶胶对气候和环境的影响。给出了激光雷达探测大气的物理基础、工作原理及其分类,同时简单介绍了国内外激光雷达探测大气气溶胶的研究现状和发展趋势。
第二部分叙述了在课题组同志的帮助下研制的无人值守昼夜兼用的双波长双视场米散射激光雷达和典型的探测结果,共由六章组成。通过选取合适的参数,模拟计算了双波长双视场激光雷达接收回波信号及其信噪比。介绍了双波长双视场米散射激光雷达的总体结构和主要技术参数,详细地叙述了各个单元的结构和工作原理以及在双波长双视场米散射激光雷达研制过程中采用的几项关键技术。给出了激光雷达的数据处理方法。测定了双波长双视场米散射激光雷达性能的参数并与其它同类仪器进行了有关大气气溶胶参数测量的对比试验。给出了双波长双视场米散射激光雷达在实际大气探测中的应用结果。作为CALIPSO星载激光雷达的探测性能验证的实验仪器,与CALIPSO星载激光雷达做了对比验证实验。对影响大气气溶胶消光系数反演的不确定因素进行了深入地讨论和分析。
第三部分利用双波长双视场米散射激光雷达的探测数据对合肥西郊地区对流层大气气溶胶的光学特性进行了统计分析,并探讨了利用双波长激光雷达的探测数据反演大气气溶胶的有关物理和光学参数的方法,共由四章组成。主要给出了合肥地区对流层大气气溶胶光学参数的典型探测结果和统计平均特征,初步探讨了气溶胶消光系数和水汽的关系。探讨了采用Junge谱分布模式,利用双波长双视场米散射激光雷达的数据反演气溶胶垂直谱分布的原理和方法,并给出了初步的反演结果。通过理论分析,讨论了在一定条件下,利用气溶胶消光系数来求解大气气溶胶质量浓度垂直空间分布,并进一步提出利用双波长气溶胶消光系数反演气溶胶质量浓度空间垂直分布的可能性。初步探讨了利用双波长激光雷达测量数据来反演大气气溶胶消光后向散射比及地面大气气溶胶光学折射率的可能性。文中最后给出了本论文的小节和工作创新点,并对进一步的工作提出了设想。