【摘要】：當(dāng)前,隨著科技的發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的加快,空氣污染也越來越嚴(yán)重,大氣環(huán)境治理已經(jīng)成為當(dāng)今世界的熱點(diǎn)和難點(diǎn),大氣環(huán)境的治理離不開對大氣邊界層結(jié)構(gòu)的研究。大氣邊界層與地面相互作用,且大氣與地面之間發(fā)生能量與動量交換導(dǎo)致大氣邊界層高度的變化,邊界層高度在幾百米到1-2千米之間變化。大氣邊界層的高度決定了氣溶膠或者是大氣分子的擴(kuò)散范圍。因此,大氣邊界層高度不僅是大氣邊界層結(jié)構(gòu)的一個重要特征,而且是氣候模式和天氣預(yù)報研究的一個很重要的參數(shù)。激光雷達(dá)探測手段的出現(xiàn)突破了傳統(tǒng)探測手段在探測邊界層結(jié)構(gòu)技術(shù)上的難點(diǎn),在大氣邊界層結(jié)構(gòu)的探測中起到了重要的作用。本文首先分別介紹了氣溶膠、大氣邊界層、大氣邊界層高度的概念以及激光雷達(dá)研究的背景和意義,接著介紹了國內(nèi)外激光雷達(dá)反演大氣邊界層高度的現(xiàn)狀,包括激光雷達(dá)不同種類的應(yīng)用和大氣邊界層高度的計(jì)算方法。然后為了獲得在大連地區(qū)的大氣邊界層高度的變化,利用SLidar技術(shù)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)收集從氣溶膠反射回來的激光雷達(dá)后向散射信號,介紹了大氣邊界層高度常用的幾種反演算法包括梯度法、曲線擬合法、小波協(xié)方差法并分析了三種算法的反演性能。為了驗(yàn)證小波協(xié)方差法在SLidar系統(tǒng)上的可行性分別進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)測量,其中在2017年5月1日到5月2日的晴朗天氣下采用了一套偏振激光雷達(dá)系統(tǒng)在大連理工大學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探測,從探測的后向散射信號中利用小波協(xié)方差法獲得了在測量期間的大氣邊界層高度值。為了進(jìn)一步驗(yàn)證小波協(xié)方差法在SLidar系統(tǒng)上反演大氣邊界層高度的可行性,接著在2018年期間利用一套可攜式低成本沙氏激光雷達(dá)系統(tǒng)開展了在2018年8月21日到8月28日近8天的連續(xù)測量實(shí)驗(yàn)。在此期間天氣情況不再是單一的晴朗天氣而是在大氣中時而有云層出現(xiàn),為了消除云層對反演邊界層高度的影響,在對信號進(jìn)行去云層處理的同時進(jìn)行了基于小波協(xié)方差法的質(zhì)量控制算法。通過云層處理和質(zhì)量控制算法,成功的反演了大氣邊界層高度,并且得到的邊層高度有很明顯的日變化特征且與環(huán)境溫度的日變化趨勢一致。通過兩次實(shí)驗(yàn)利用SLidar系統(tǒng)對大氣邊界層高度的成功反演表明了SLidar系統(tǒng)探測邊界層氣溶膠的有效性,體現(xiàn)了沙氏激光雷達(dá)系統(tǒng)在環(huán)境污染監(jiān)測方面具有重要的意義。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN958.98;P421.3;P412.25

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7 彭s

本文編號：2800599