為了同時測量大氣溫度,水汽和大氣氣溶膠,中國科學院安徽光學精密機械研究所中國科學院大氣光學中心研制了一臺多功能拉曼激光雷達。該激光雷達采用多腔干涉濾光片的高性能光譜盒,同時按小角度入射順序安裝,分離不同波長的激光雷達回波信號,并能高效率地提取信號。利用該臺拉曼激光雷達進行連續(xù)觀測,分析了大氣溫度、水汽混合比的垂直分布。研究結(jié)果表明:探測時間為5分鐘,激光能量為200 mJ時,激光雷達和無線電探空儀測得的平均偏差很小, 10 km以下的總體趨勢相似,同時觀測到逆溫層位于對流層低層。在干凈天的條件下, 6.2 km高度下的夜間統(tǒng)計溫度誤差在1K以下;在輕微霧霾天的條件下, 2.5 km高度下的夜間統(tǒng)計溫度誤差在1 K以下。水汽探測過程中,激光雷達在4 km以內(nèi)的相對誤差不超過5%, 7.5 km以內(nèi)的相對誤差不超過20%。連續(xù)觀測結(jié)果驗證了拉曼激光雷達的可靠性,實現(xiàn)了對流層大氣參數(shù)的實時測量。 

【文章來源】：光譜學與光譜分析. 2020,40(05)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

TWAR激光雷達的結(jié)構圖和照片

在處理激光雷達信號時, 首先要對數(shù)據(jù)進行降噪處理, 本文選擇三角濾波法, 3 km以下的平滑窗口選擇120 m, 3 km以上的平滑窗口選擇600 m。 由圖2可知, TWAR激光雷達探測的溫度和無線電探空儀探測的溫度在10 km高度以內(nèi)仍具有相同的趨勢, 吻合的很好, 同時大氣溫度隨著高度升高而降低, 下降速率約為6 K·km-1。 然而500 m以下的激光雷達探測的溫度不是那么的準確, 這主要是因為近地面幾何因子的影響。標定系數(shù)a, b, c可以通過反演公式擬合得出

圖3顯示了2014年11月8日20:00至22:00間的連續(xù)溫度廓線, 雖然由于數(shù)據(jù)統(tǒng)計的不確定性帶來溫度數(shù)據(jù)的波動, 但是仍然可以通過TWAR激光雷達觀察到溫度的連續(xù)變化過程。 激光雷達調(diào)整為每隔五分鐘工作一次, 每次發(fā)射2 000個激光脈沖。 為了更好地觀察到溫度的時空變化, 連續(xù)的溫度廓線依次平移13 K。 從圖中可以看出2 h內(nèi)的溫度變化比較穩(wěn)定, 2～3 km的溫度緩慢增加, 這很可能是因為人類活動以及太陽輻射的揮發(fā), 導致近地面熱空氣上移引起的。3.2 水汽混合比探測

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于純轉(zhuǎn)動拉曼譜線激光雷達的大氣溫度反演分析（英文）[J]. 劉玉麗,謝晨波,尚震,趙明,曹開法,孫越勝.  光譜學與光譜分析. 2016(06)



本文編號：3371569