【摘要】： 本文主要分兩個部分。 第一部分主要講述了兩個內(nèi)容：一是大氣邊界層研究的意義，，介紹了目前用于邊界層研究的各種方法以及用激光雷達研究邊界層的狀況；二是研制機載激光雷達的意義以及目前國內(nèi)外機載激光雷達的研究狀況。 第二部分為本人所做的研究工作，包含四塊內(nèi)容。 (一)機載大氣探測激光雷達的研制 通過大氣回波信號和信噪比的模擬計算，確定了機載大氣探測激光雷達的主要技術(shù)參數(shù)；在詳細敘述和探討了機載大氣探測激光雷達總體結(jié)構(gòu)和各單元結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理和反演方法的同時，總結(jié)了在系統(tǒng)研制中使用的關(guān)鍵技術(shù)；通過對該激光雷達探測性能的評估測定和青島地區(qū)大氣探測實驗，表明研制的機載大氣探測激光雷達工作正常，滿足預(yù)先設(shè)定的探測指標。 (二)青島地區(qū)及周邊海域的機載激光雷達大氣探測實驗。 研制的機載大氣探測激光雷達裝載在CMS-3807飛機上，于2005年11月7日至11日期間在青島地區(qū)及周邊海域上空進行了兩次飛行探測。此次實驗實現(xiàn)了兩個目的：一是驗證研制該機載激光雷達所采用的設(shè)計方案和關(guān)鍵技術(shù)是合適的，數(shù)據(jù)處理和反演方法切實可行；二是為即將在國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目《航空遙感系統(tǒng)》中承擔(dān)研制的機載雙波長偏振激光雷達作技術(shù)上的儲備。同時獲得了青島地區(qū)及周邊海域大氣氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的二維空間分布特征。分析了下墊面、地形、地面氣象要素、天氣過程等對大氣氣溶膠分布及邊界層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。 (三)氣象激光雷達的城市邊界層探測 “城市邊界層聯(lián)合觀測實驗”項目于2005年7月17日至7月31日和2006年2月18日至3月6日兩次在南京進行了夏、冬季節(jié)城市邊界層聯(lián)合觀測實驗。本文通過分析實驗期間氣象激光雷達的探測數(shù)據(jù)，得到了南京市區(qū)夏、冬兩季大氣邊界層結(jié)構(gòu)日變化特征及它們的差異。對城市、郊區(qū)邊界層日變化規(guī)律進行了對比，發(fā)現(xiàn)市區(qū)和郊區(qū)邊界層日變化特征也有所差別；同時結(jié)合無電線探空儀和大氣輻射探測數(shù)據(jù)，初步分析了云對城市邊界層及夾卷層的反饋作用。 (四)激光雷達回波信號的小波去噪 結(jié)合可移動式雙波長米散射激光雷達探測的回波信號，分析討論了使用小波變換進行激光雷達回波信號去噪時小波基和尺度函數(shù)的選擇兩個關(guān)鍵問題，通過實例分析證明小波變換是進行激光雷達回波信號去噪的有效方法。
【圖文】：

大氣對流邊界層一般是在日出以后一小時開始形成并逐漸發(fā)展的，中午達到最厚。根據(jù)邊界層的湍流結(jié)構(gòu)特征，從地面向上依次分為近地面層、對流混合層、夾卷層和穩(wěn)定層。圖1.2給出了大氣對流邊界層內(nèi)的平均風(fēng)速U、平均位溫0和浮力通量B沿高度的變化廓線。圖中:為相對于100伽mb的測量點高度(m)。位溫O和溫度的關(guān)系式為。=:(纓)會，式中:為溫度(二)，，氣壓、mb)，*。為干空氣氣體常數(shù)(=287.04J.K一，·心一，)，C，為定壓下的干空氣比熱(=1004.67J.kg一‘·K一，)。對_、一一~RJ寸漫至氣，一二0.2呂6。C，浮力通量。二甸。)石可(m，.s“)，式中g(shù)為重力加速度(‘，)，‘氏

急劇增加的人為大氣氣溶膠粒子濃度對太陽輻射的以及作為凝結(jié)核參與云的形成對全球氣候產(chǎn)生的影響越來越嚴重陽輻射的散射和對地球表面向上熱輻射的吸收會改變地球表面和量。它對大氣熱通量垂直廓線的修正影響大尺度的大氣環(huán)流。云直廓線的影響強烈地依賴于云的高度，而在多層云的情況下還依特征.由此可見，大氣氣溶膠和云是兩個影響大氣環(huán)境和氣候的cherandLob叮an，1995;Boucherand八刀derson，1995;Tegenan從全球氣溫升高、冰山消融和海面上升的觀測結(jié)果表明地球的氣變，但對這改變背后的過程與機制至今尚不是十分清楚。其主要原大氣氣溶膠和云光學(xué)特性的空間和時間分布資料，這可以從圖2.1氣成分變化引起的氣候系統(tǒng)全球平均輻射強迫及認識度窺見一斑。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：X831

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本文編號：2610226