大氣污染物通量即是單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的污染物的流量,是表征污染物輸送強(qiáng)度的物理參量,是一個(gè)包含污染物濃度和風(fēng)速風(fēng)向信息的綜合性參數(shù),具有大小和方向,在評(píng)估大氣環(huán)境狀況以及污染天氣預(yù)報(bào)中有重要作用。因此,構(gòu)建污染物通量的掃描激光雷達(dá)探測方法對(duì)于研究大氣邊界層內(nèi)污染物的時(shí)空分布結(jié)構(gòu)和輸送機(jī)制具有重要的實(shí)際意義和明確的應(yīng)用背景。本文以大氣邊界層內(nèi)污染物通量為研究目標(biāo),基于大氣污染物通量探測的基本原理,依托于三維掃描激光雷達(dá)和相干多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),提出空間及時(shí)間尺度模式并依據(jù)該模式構(gòu)建污染物通量的多數(shù)據(jù)融合模型,進(jìn)而推算并分析時(shí)空尺度上的污染物水平、垂直輸送特性。首先,利用掃描激光雷達(dá)對(duì)大氣邊界層內(nèi)的氣溶膠分別以垂直、三維錐掃描狀態(tài)進(jìn)行探測,根據(jù)氣溶膠消光系數(shù)與質(zhì)量濃度之間的數(shù)學(xué)回歸關(guān)系將其轉(zhuǎn)換為質(zhì)量濃度,從而分析污染物質(zhì)量濃度的高度分層及時(shí)間變化特性。其次,利用多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)對(duì)大氣風(fēng)場進(jìn)行持續(xù)觀測,多角度分析和驗(yàn)證水平風(fēng)速風(fēng)向的高度、時(shí)段分層特征。取日均污染物質(zhì)量濃度的情況下,以大氣風(fēng)場數(shù)據(jù)作為唯一量進(jìn)行構(gòu)建空間、時(shí)間尺度的污染物通量分層計(jì)算模型,并基于該模型進(jìn)行推算區(qū)域內(nèi)污染物通量,分析時(shí)間、空間以及結(jié)合時(shí)空尺度下的風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)對(duì)于污染物通量的影響價(jià)值。最終,實(shí)現(xiàn)掃描激光雷達(dá)和測風(fēng)激光雷達(dá)的聯(lián)合實(shí)時(shí)觀測,分別反演所得污染物質(zhì)量濃度和大氣風(fēng)場數(shù)據(jù),利用污染物質(zhì)量濃度與風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)匹配融合模型,包括反演空間、時(shí)間兩種尺度和水平、垂直兩類狀態(tài)的污染物通量;分別設(shè)定空間、時(shí)間尺度基準(zhǔn),通過探究分析時(shí)空尺度上的污染物濃度差垂直分布結(jié)構(gòu)及垂直通量輸送特性。利用掃描激光雷達(dá)對(duì)大氣邊界層內(nèi)氣溶膠質(zhì)量濃度的探測及反演,數(shù)據(jù)空間特征表明濃度隨高度增加而減小的分布規(guī)律,且主要集中于1km以下高度層;時(shí)間尺度的變化規(guī)律依賴于大氣風(fēng)場,進(jìn)一步驗(yàn)證了濃度轉(zhuǎn)換公式及時(shí)空探測方法的可行性。大氣風(fēng)場連續(xù)觀測數(shù)據(jù)顯示,水平風(fēng)速高空層大于低空層,晚間時(shí)段大于早間時(shí)段的特性,進(jìn)而驗(yàn)證了分層理論的合理性和普適性�；谕咳诤夏Ｐ图皩�(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出風(fēng)場信息對(duì)污染物通量的影響價(jià)值由風(fēng)速風(fēng)向主導(dǎo)。污染物通量融合結(jié)果顯示,空間尺度上垂直、水平輸送強(qiáng)度均存在高度分層、低空強(qiáng)度大于高度的特征,垂直輸送方向向下;時(shí)間尺度上水平輸送強(qiáng)度須綜合污染物濃度差和水平風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分析,輸送方向即水平風(fēng)向,初步探索性地分析了污染物的時(shí)空輸送機(jī)制。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X831
【部分圖文】：

大氣污染物通量的探測與初步分析，須同步獲得氣溶膠質(zhì)量濃度和參數(shù)。激光雷達(dá)作為一種具有高時(shí)空分辨率和高探測靈敏度的主動(dòng)泛應(yīng)用于大氣特征參量探測、激光大氣傳輸、全球氣候預(yù)測、大氣安理工大學(xué)激光雷達(dá)大氣遙感研究中心已經(jīng)研發(fā)了具有自主知識(shí)激光雷達(dá)系統(tǒng)，為探測水平、垂直通量提供技術(shù)支持。本章將從大理出發(fā)，簡要介紹通量探測的理論模型，氣溶膠質(zhì)量濃度反演方法術(shù)路線，包括空間、時(shí)間尺度通量探測技術(shù)方案等。染物通量探測原理污染物通量理論探測模型量的探測是研究邊界層內(nèi)污染物空間分布與輸送機(jī)制的重要物理為水平、垂直污染物通量，均可表示單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)與氣流方向垂物質(zhì)量，其方向與風(fēng)向相同，即與流經(jīng)平面垂直正交。污染物通量

污染物通量激光雷達(dá)探測技術(shù)風(fēng)場數(shù)據(jù)探測理論用相干多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣風(fēng)場數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)探測，該系掃描[52]即 8 個(gè)視線方位，固定仰角 70°，呈現(xiàn)一個(gè)細(xì)長的倒錐形狀用直角坐標(biāo)系進(jìn)行描述，采用一定的數(shù)據(jù)反演方法，可以對(duì)探測區(qū)演提取，再根據(jù)需要通過顏色或者數(shù)值曲線對(duì)風(fēng)速大小和方向進(jìn)行8 米[53]。探測原理如圖 2-2 所示。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1 所示，系統(tǒng)參數(shù)如表 3-1 所示。圖 3-1 掃描激光雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖Fig. 3-1 Schematic diagram of scanning laser radar system其中激光發(fā)射系統(tǒng)采用 Nd:YAG 脈沖激光器作為探測光源。為保證激光能量的穩(wěn)定工作能力，激光發(fā)射系統(tǒng)采用加入了溫度控制單元。發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖激光經(jīng)過準(zhǔn)直擴(kuò)束器，該器件是由目鏡與物鏡構(gòu)成的伽利略望遠(yuǎn)鏡，一般倒置使用，激光由目鏡射入，物

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;用空中激光雷達(dá)探測魚群[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2001年06期

2 ;以激光雷達(dá)探測大氣的化學(xué)成分[J];國外激光;1994年04期

3 王振聲,崔建祥,張永珍,馬倩如,周中平;激光雷達(dá)探測熱煙云抬升模式的研究[J];環(huán)境科學(xué);1988年04期

4 王振亞;利用三種激光雷達(dá)探測大氣[J];光電子技術(shù)與信息;1997年06期

5 石澎;張寧;王麗榮;;大氣激光雷達(dá)探測系統(tǒng)雙波長激光鏡片的膜系設(shè)計(jì)[J];電子科學(xué)技術(shù);2017年01期

6 郭冠軍,邵蕓;激光散斑效應(yīng)對(duì)激光雷達(dá)探測性能的影響[J];物理學(xué)報(bào);2004年07期

7 何志芳;肖敏;姚秋云;段文靜;;瑞利激光雷達(dá)探測大氣溫度廓線[J];農(nóng)業(yè)與技術(shù);2014年07期

8 華燈鑫;宋小全;;先進(jìn)激光雷達(dá)探測技術(shù)研究進(jìn)展[J];紅外與激光工程;2008年S3期

9 程天友;激光雷達(dá)探測生物武器[J];世界科學(xué);1996年10期

10 王曉賓;孫樹計(jì);陳春;陳金松;許正文;;青島上空中層大氣密度和溫度的激光雷達(dá)探測[J];空間科學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 華燈鑫;宋小全;;先進(jìn)激光雷達(dá)探測技術(shù)研究進(jìn)展[A];2008年激光探測、制導(dǎo)與對(duì)抗技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

2 鄧濤;張鐳;;利用激光雷達(dá)探測高云對(duì)氣溶膠輻射效應(yīng)的影響[A];中國氣象學(xué)會(huì)2007年年會(huì)大氣成分觀測、研究與預(yù)報(bào)分會(huì)場論文集[C];2007年

3 趙明;謝晨波;鐘志慶;王邦新;王珍珠;尚震;譚敏;劉東;王英儉;;高光譜分辨率激光雷達(dá)探測大氣透過率[A];第二屆全國大氣光學(xué)及自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2015年

4 李博;華燈鑫;周艷;王玉峰;劉君;狄慧鴿;張銘;;拉曼激光雷達(dá)探測溫度 綜合多級(jí)質(zhì)量控制技術(shù)[A];第33屆中國氣象學(xué)會(huì)年會(huì) S18 雷達(dá)探測新技術(shù)與應(yīng)用[C];2016年

5 劉潔群;張守川;吳毅;侯再紅;劉小勤;潘剛;王小強(qiáng);;激光雷達(dá)探測系統(tǒng)圖像采集軟件設(shè)計(jì)[A];2008年激光探測、制導(dǎo)與對(duì)抗技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

6 范廣強(qiáng);胡順星;閆順生;謝軍;趙培濤;胡歡陵;;L625 Raman激光雷達(dá)探測對(duì)流層二氧化碳濃度分布[A];2009第五屆蘇皖兩省大氣探測、環(huán)境遙感與電子技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)專輯[C];2009年

7 周軍;劉東;劉博;王珍珠;王志恩;;大氣氣溶膠空間分布的激光雷達(dá)探測[A];第十屆全國氣溶膠會(huì)議暨第六屆海峽兩岸氣溶膠技術(shù)研討會(huì)摘要集[C];2009年

8 吳永華;胡順星;戚福弟;徐吉?jiǎng)?岳古明;金傳佳;周軍;胡歡陵;;Raman激光雷達(dá)探測對(duì)流層氣溶膠和云[A];第六屆全國激光科學(xué)技術(shù)青年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2001年

9 胡順星;曹開法;汪少林;范廣強(qiáng);趙博;孟祥謙;徐質(zhì)海;胡歡陵;王英儉;;L625差分吸收激光雷達(dá)探測合肥上空大氣臭氧[A];第九屆全國光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2010年

10 趙曰峰;張寅超;趙培濤;蘇嘉;方欣;謝軍;杜小勇;曹開發(fā);鄒炳芳;;拉曼雷達(dá)對(duì)低空二氧化碳探測精度實(shí)驗(yàn)研究[A];光子科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化——長三角光子科技創(chuàng)新論壇暨2006年安徽博士科技論壇論文集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 記者 汪永安;省城將建大口徑激光雷達(dá)探測裝置[N];安徽日?qǐng)?bào);2019年

2 記者 吳長鋒;我國將建大口徑激光雷達(dá)探測裝置[N];科技日?qǐng)?bào);2019年

3 陳留林;極區(qū)激光雷達(dá)探測系統(tǒng)通過外場測試和評(píng)審[N];中國海洋報(bào);2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 趙琦;利用閃爍激光雷達(dá)探測大氣湍流的方法研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

2 劉君;大氣溫度及氣溶膠激光雷達(dá)探測技術(shù)研究[D];西安理工大學(xué);2008年

3 尚震;純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼激光雷達(dá)探測對(duì)流層中底部大氣溫度[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

4 王強(qiáng);量子激光雷達(dá)探測方式和性能提高的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

5 宋躍輝;氣溶膠光學(xué)特性的偏振激光雷達(dá)探測方法與實(shí)驗(yàn)研究[D];西安理工大學(xué);2016年

6 張金業(yè);武漢上空對(duì)流層大氣氣溶膠Raman/Mie激光雷達(dá)探測研究[D];武漢大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙逢波;污染物通量的掃描激光雷達(dá)探測方法研究[D];西安理工大學(xué);2019年

2 束義平;基于激光雷達(dá)探測技術(shù)的果園變量噴霧控制系統(tǒng)研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2018年

3 丁寧;激光雷達(dá)探測海面油熒光信息提取研究[D];中國海洋大學(xué);2009年

4 尹飛;面陣式激光雷達(dá)探測芯片的設(shè)計(jì)與制作[D];中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2009年

5 趙延杰;目標(biāo)激光雷達(dá)探測性能分析及實(shí)驗(yàn)研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

6 施建中;南京北郊?xì)馊苣z激光雷達(dá)探測[D];南京信息工程大學(xué);2013年

7 魯雷雷;激光雷達(dá)探測大氣氣溶膠雷達(dá)比和退偏比相關(guān)性分析及仿真研究[D];西安理工大學(xué);2017年

8 田力;南京上空中層大氣瑞利激光雷達(dá)探測研究[D];南京信息工程大學(xué);2012年

9 張冰;地基與星載激光雷達(dá)探測青島地區(qū)大氣消光特性的研究[D];中國海洋大學(xué);2007年

10 陳敏;氣溶膠消光系數(shù)空間分布及斜程能見度的激光雷達(dá)探測[D];蘇州大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2831418