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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(xiàng)。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(shí)時(shí)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(shí)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(shí)時(shí)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,利用北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)系及國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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,米散射激光雷達(dá)總代理,計(jì)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(jì)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)),米散射激光雷達(dá),個例和統(tǒng)計(jì)分析表明結(jié)果合理。
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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,自1995年正式實(shí)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,米散射激光雷達(dá)中國區(qū)總代理,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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成像拉曼氣溶膠激光雷達(dá)水下探物
美國諾斯羅普公司為美國高1級研究計(jì)劃局研制的ALARMS機(jī)載水1雷探測系統(tǒng),具有自動、實(shí)時(shí)檢測功能和三維定位能力,定位分辨率高,可以24小時(shí)工作,采用卵形掃描方式探測水下可1疑目標(biāo)。
美國卡曼航天公司研制成功的機(jī)載水下成像激光雷達(dá),特點(diǎn)是可對水下目標(biāo)成像。由于成像激光雷達(dá)的每個激光脈沖覆蓋面積大,米散射激光雷達(dá)哪家好,因此其搜索效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非成像激光雷達(dá)。另外,成像激光雷達(dá)可以顯示水下目標(biāo)的形狀等特征,更加便于識別目標(biāo),這已是成像激光雷達(dá)的一大優(yōu)勢。
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