CO₂等溫室氣體濃度的增加被認(rèn)為是影響地球氣候和各種氣候變化的主要因素之一。對大氣溫室氣體（GHG）進(jìn)行準(zhǔn)確的測量可以使人民更好地了解全球氣候變化,特別是大氣層與生物圈和海洋之間的溫室氣體交換,并且可以驗(yàn)證溫室氣體探測衛(wèi)星的測量精度,這將有效限制溫室氣體的排放。本文首先簡要介紹了主被動遙感的方式探測二氧化碳的研究背景和國內(nèi)外相關(guān)動態(tài)。并介紹了路徑積分差分吸收激光雷達(dá)的工作原理和反演方法。重點(diǎn)討論了地表反射率和氣溶膠光學(xué)厚度對于星載/機(jī)載激光雷達(dá)的回波功率、信噪比和相對隨機(jī)誤差的影響,結(jié)果表明:在給定的星載激光雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)下,得到的單脈沖回波功率范圍為0.299nW³21nW;單脈沖回波探測器輸出信噪比在23以上,而累計(jì)148次（陸地）/296次（海洋）脈沖的探測器輸出信噪比在26dB以上;撒哈拉沙漠及阿拉伯半島附近的海域由于低的地表反射率和較高的氣溶膠光學(xué)厚度貢獻(xiàn)了最大的相對隨機(jī)誤差,從季節(jié)上看,北半球春季的最大相對隨機(jī)誤差最大,達(dá)到了0.22%（0.88ppm）,滿足1ppm最大隨機(jī)誤差探測需求。我們建立一套星載激光雷達(dá)的機(jī)載縮比模型,用以... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

TCCON全球站點(diǎn)分布

第二章 IPDA 激光雷達(dá)探測原理2.1 IPDA 激光雷達(dá)探測原理利用 IPDA 激光雷達(dá)進(jìn)行溫室氣體測量與太陽高度角無關(guān)，可以在多種大氣和地形條件下進(jìn)行高精度和低偏差的測量，從而擴(kuò)大空間覆蓋率。IPDA 激光雷達(dá)可以對選定的氣體吸收線進(jìn)行采樣，測量表面高程，并獲取溫室氣體柱濃度。激光雷達(dá)的距離分辨能力能夠精確測量散射面高程和光程長度，并且可以排除云和氣溶膠對激光散射造成的誤差。如圖 2.1（左）所示為雙波長脈沖 IPDA 激光雷達(dá)測量方法，圖中顯示了指向最低點(diǎn)的兩束激光(紅色和藍(lán)色)，對應(yīng)于調(diào)諧到吸收峰上（on-line）和遠(yuǎn)離吸收峰（off-line）的激光脈沖。它們穿過含有未知濃度二氧化碳的大氣柱，照亮了散射面（無論是地表還是云頂）幾乎相同的區(qū)域。表面反射的光通過大氣層返回，一小部分被接收望遠(yuǎn)鏡收集。激光雷達(dá)探測器測量 on-line 和 off-line 回波信號能量以及到散射面的距離。

圖 2.2 太陽光譜輻亮度收帶位于 4.3μm、2.7μm、2.0μm、1.6μm 和 1.4μm果，選用 CO2位于 R-18 吸收線上的波長為優(yōu)選波長波數(shù)：6361.225cm-1），off-line 優(yōu)選波長λoff=15。達(dá)接收的回波信號是硬目標(biāo)的散射信號，相較于傳雷達(dá)丟失了廓線信息，但是由于接收的是來自硬目敏度，同時(shí)也避免了利用大氣后向散射信號反演 C于兩束激光脈沖間隔非常短（200μs），可以認(rèn)為，且激光足印的重疊率較高，地表反射率變化不大目標(biāo)以地表為例，假設(shè)地球表面為理想的朗伯面，fRonE A

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]“高分五號”衛(wèi)星大氣主要溫室氣體監(jiān)測儀（特邀）[J]. 熊偉.  紅外與激光工程. 2019(03)
[2]航天高光譜成像儀簡述(特邀)[J]. 唐紹凡,魯之君,王偉剛,李歡.  紅外與激光工程. 2019(03)
[3]基于長程氣體吸收池的單頻納秒脈沖激光光譜純度測量[J]. 陳曉,李世光,朱小磊,馬秀華,劉繼橋,陳衛(wèi)標(biāo).  中國激光. 2019(02)
[4]高分五號衛(wèi)星[J]. 龔燃.  衛(wèi)星應(yīng)用. 2018(05)
[5]星載激光雷達(dá)系統(tǒng)雜散光分析與抑制[J]. 穆永吉,李蕊,萬淵,劉繼橋,侯霞,陳衛(wèi)標(biāo).  中國激光. 2018(05)
[6]使CO2濃度測量誤差減小的星載激光雷達(dá)波長優(yōu)化[J]. 謝楊易,劉繼橋,姜佳欣,陳衛(wèi)標(biāo).  紅外與激光工程. 2014(01)
[7]用于全球大氣溫室氣體探測的星載激光雷達(dá)研究[J]. 劉繼橋,謝楊易,李世光,李環(huán)環(huán),馬秀華,朱小磊,陳衛(wèi)標(biāo).  紅外. 2013(02)
[8]氧氣A吸收帶大氣遙感應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 張巖,段民征,韓志剛,呂達(dá)仁.  遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2010(02)

碩士論文
[1]中紅外差分吸收激光雷達(dá)數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 薩日娜.南京信息工程大學(xué) 2017
[2]星載激光雷達(dá)探測大氣二氧化碳濃度的模擬與反演研究[D]. 王俊洋.中國海洋大學(xué) 2015



本文編號：3539784