拉曼氣溶膠激光雷達(dá)

激光雷達(dá)的研究起源于上世紀(jì)60年代末，起初主要用于軍1用領(lǐng)域，拉曼米散射激光雷達(dá)，自1995年正式實現(xiàn)商業(yè)化之后，在測繪、資源勘探等領(lǐng)域發(fā)揮了越來越多的作用，在盛行的“黑科技”無人駕駛技術(shù)的開發(fā)上，激光雷達(dá)更是技術(shù)之一。隨著技術(shù)的發(fā)展和完善，激光雷達(dá)的應(yīng)用范圍也越來越廣，其中環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域就是很重要的一個方面，可以用來測量顆粒物、臭氧、溫度和濕度的變化等等。

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拉曼氣溶膠激光雷達(dá)

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用激光器作為發(fā)射光源，采用光電探測技術(shù)手段的主動遙感設(shè)備。激光雷達(dá)是激光技術(shù)與現(xiàn)代光電探測技術(shù)結(jié)合的探測方式。由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng) 、信息處理等部分組成。發(fā)射系統(tǒng)是各種形式的激光器，拉曼米散射激光雷達(dá)總代理，如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導(dǎo)體激光器及波長可調(diào)諧的固體激光器以及光學(xué)擴(kuò)束單元等組成;接收系統(tǒng)采用望遠(yuǎn)鏡和各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導(dǎo)體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測器件等組合。激光雷達(dá)采用脈沖或連續(xù)波2種工作方式，探測方法按照探測的原理不同可以分為米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射、熒光、多1普勒等激光雷達(dá)。

大氣拉曼氣溶膠激光雷達(dá)

大氣氣溶膠的氣候強(qiáng)迫是目前氣候變化因素中不確定性大的一項。氣溶膠的光學(xué)特征直接影響大氣輻射過程，也可以通過在微物理過程中與云-降水的相互作用間接影響輻射過程。有必要對氣溶膠光學(xué)和微物理參數(shù)進(jìn)行實時連續(xù)監(jiān)測，降低氣溶膠輻射強(qiáng)迫在天氣和氣候模式中的不確定性。本研究利用多波段Raman激光雷達(dá)(355、532和1064nm)對北京上空氣溶膠進(jìn)行了連續(xù)觀測，建立了光學(xué)參數(shù)的自動算法[1，2]，并在此基礎(chǔ)上提出了環(huán)境氣溶膠微物理參數(shù)的3波段Raman激光雷達(dá)反演算法[3，4]。實現(xiàn)了對北京上空氣溶膠光學(xué)和微物理參數(shù)垂直分布的實時監(jiān)測反演。2016年12月至今，在北京大學(xué)(39.99N，116.31E)校內(nèi)樓頂，拉曼米散射激光雷達(dá)中國區(qū)總代理，利用北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)系及國家重點實驗室的一臺多波段Raman激光雷達(dá)，對北京上空氣溶膠進(jìn)行了連續(xù)觀測。利用觀測得到的米散射和Raman散射信號，建立了355、532和1064nm后向散射系數(shù)及355nm消光系數(shù)的自動反演算法，得到了北京地區(qū)上空氣溶膠光學(xué)特征。根據(jù)6S輻射傳輸模式中氣溶膠模型，假設(shè)北京上空氣溶膠由黑炭型(Soot)、可溶型(Water Soluble)和沙塵型(Dust)組合構(gòu)成，各類型氣溶膠均假設(shè)為對數(shù)正態(tài)分布;利用T-matrix米散射模型，拉曼米散射激光雷達(dá)哪家好，計算三種氣溶膠的光學(xué)參數(shù)(355、532和1064nm后向散射系數(shù)和355nm消光系數(shù))制作查算表，查算表變量包括三種氣溶膠數(shù)濃度(N1，N2，N3)和可溶性氣溶膠中心粒徑(rg)。對比光學(xué)參數(shù)的觀測值和模擬值，得到三種氣溶膠數(shù)濃度和可溶型氣溶膠中心粒徑的優(yōu)解，進(jìn)而計算氣溶膠微物理參數(shù)(有效半徑、表面積濃度、體積濃度和復(fù)折射指數(shù))，個例和統(tǒng)計分析表明結(jié)果合理。

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