氣溶膠和云是大氣重要的組成部分,其輻射效應(yīng)在氣候變化和評(píng)估中具有較強(qiáng)的不確定性,這與氣溶膠和云自身的參數(shù)有關(guān)。激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)具有觀測(cè)連續(xù)性好,時(shí)、空分辨率高等特點(diǎn),是遙感探測(cè)氣溶膠和云的有效技術(shù)手段。激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)對(duì)氣溶膠和云宏、微觀參數(shù)的協(xié)同觀測(cè),發(fā)揮了激光短波段探測(cè)氣溶膠和冰晶小粒子,微波長(zhǎng)波段探測(cè)云和降水的優(yōu)勢(shì),一方面為氣溶膠和云宏、微觀參數(shù)的反演提供更多的信息,另一方面為氣溶膠和云相互作用實(shí)驗(yàn)研究提供不可或缺的有效途徑。精確反演氣溶膠和云的宏、微觀參數(shù),是研究其輻射效應(yīng)和相互作用的前提。宏觀參數(shù)包括光學(xué)厚度、幾何高度等,反演方法比較直接,難度較低。微觀參數(shù)主要包括尺度大小、單次散射反照率等,反演方法比較復(fù)雜,難度較高。本文對(duì)氣溶膠微觀參數(shù)的反演,使用了激光雷達(dá)在山西文水實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)得到的數(shù)據(jù),該雷達(dá)是一臺(tái)自行研制的多波長(zhǎng)拉曼偏振激光雷達(dá)。對(duì)其中兩個(gè)時(shí)間段的雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演,得到了氣溶膠的光學(xué)參數(shù)3β+2α,即三波長(zhǎng)后向散射系數(shù)（355 nm,532 nm,1064 nm波長(zhǎng)）和兩波長(zhǎng)消光系數(shù)（355 nm,532 nm波長(zhǎng)）,然后在米散射理論的基礎(chǔ)上建立正演模型并用于... 

【文章來(lái)源】： 徐繼偉 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)

【文章頁(yè)數(shù)】：108 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２理想狀態(tài)下大氣氣溶膠的譜分布特征及轉(zhuǎn)化過(guò)程??

?Ｔ??Ｖ．．Ｖ????Ｃｌｏｕｄｓ?ａｎｄ?、Ｉ?＇??Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ?＂．．．…Ａｄｄｉｔｉｏｎ?ｓｔａｔｅ??ｖａｒｉａｂｌｅｓ??Ｍｏｉｓｔｕｒｅ?ａｎｄ?Ｗｉｎｄｓ?．？？？？??Ａｅｒ—ａｏｕｄ?Ａｄｉ＿ｅｎｕ?＝??＾ａＣｎｓ（ａｃｉ）?＾ｄ．ａｔ．ＯＨ?Ｗａｒ．ａｂ，＾??Ｉ?Ａｅｒｏｓｏｌ－Ｒａｄｉａｔｉｏｎ?、???Ａｎｔｈｒｏｐｏｇｅｎｉｃ?Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ（ａｒｉ）＾??Ｓｏｕｒｃｅｓ?????圖１．３氣溶膠和云在大氣中的輻射效應(yīng)和反饋?zhàn)饔??大氣氣溶膠在過(guò)飽和或著接近飽和的環(huán)境條件狀態(tài)下，可以成為云的凝結(jié)??核（ＣＣＮ）或冰核〇Ｎ）進(jìn)而逐漸長(zhǎng)大形成云粒子和降水粒子，但不是所有氣溶膠??都能核化，其成核過(guò)程主要取決于氣溶膠的尺度大小和化學(xué)成分。云粒子的形成??有兩種方式，即同質(zhì)核化（也叫自發(fā)核化）和異質(zhì)核化。同質(zhì)核化指在發(fā)生核化??的過(guò)程中沒(méi)有異質(zhì)核存在，但同質(zhì)核化過(guò)程對(duì)發(fā)生的條件需求較高，在高空極低??的溫度下有可能發(fā)生，一般情況下很難。異質(zhì)核化過(guò)程是自然界中經(jīng)常發(fā)生的，??是成云致雨的重要組成部分，由水汽冷卻形成的或過(guò)冷水滴凝結(jié)形成的云粒子??多來(lái)自異質(zhì)核化過(guò)程，該過(guò)程與大氣氣溶膠聯(lián)系緊密。在云粒子形成中，硫酸鹽??氣溶膠（Ｔｗｏｍｅｙ，?２００７）?［３Ｇ】和有機(jī)氣溶膠（Ｎｏｖａｋｏｖ?ｅｔ?ａｌ．，?１９９３）?［３１］都是有效的??凝結(jié)核和冰核。??在上述微物理過(guò)程中，氣溶膠的變化會(huì)影響到云的輻射情況，將氣溶膠與云??相互作用的這一過(guò)程稱為氣溶膠的間接效應(yīng)，具體指大氣氣溶膠通過(guò)改變?cè)频??宏、微觀物理參數(shù)進(jìn)而改變?cè)频妮椛?

景信號(hào)值，然后將所有信號(hào)減去該值，即背景噪聲??訂正。根據(jù)激光雷達(dá)方程，回波信號(hào)強(qiáng)度與探測(cè)距離的平方成反比，距離訂正指??將背景噪聲訂正后的數(shù)據(jù)乘以探測(cè)距離的平方。??對(duì)于離軸（雙軸）激光雷達(dá)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定激光雷達(dá)系統(tǒng)具有盲區(qū)和??幾何因子，而系統(tǒng)的幾何因子會(huì)直接影響近地面回波信號(hào)的接收，因此需要對(duì)幾??何因子進(jìn)行修正。雷達(dá)系統(tǒng)幾何因子的求解可以通過(guò)水平觀測(cè)實(shí)驗(yàn)方法、Ｒａｍａｎ??和Ｍｉｅ通道聯(lián)合方法、ＣＣＤ側(cè)向觀測(cè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而可以對(duì)近地面的回波信??號(hào)進(jìn)行幾何因子修正。圖３．１為激光雷達(dá)系統(tǒng)幾何因子的示意圖，隨著距離ｚ的??＼?＋?ｆｔ?＿??＼?！?｜?＾??＼＼－Ｗｅｏ－－??屮??ＨＪ?ｕ??Ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ?Ｌａｓｅｒ??圖３．１離軸激光雷達(dá)系統(tǒng)幾何因子隨距離的變化??增加，激光從完全不進(jìn)入到完全進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)角，總共經(jīng)歷有Ａ，?Ｂ，?Ｃ三??個(gè)階段：??Ａ?：?ｄ＞?Ｒｔ?＋?Ｒｌ?（Ｇ（ｚ）?＝?０），??Ｂ?＜?ｄ?＜?Ｒｊ－?＋?Ｒｊ＾?（０?＜?Ｇ（ｚ）?＜?１），?（３．１）??ｃ?：?ｄ?＜?ＲＴ?－?ＲＬ?（Ｇ（ｚ）?＝?ｌ），??式中??Ｒｔ?—－?Ｏｚ?ｄｒｒ／，２ｔ９??（３－２）??ＲＬ?＝?ｃｃｚ?＋?ｄＬ／２，??其中ｄＴ和＾分別為望遠(yuǎn)鏡和激光的直徑。??２４??

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3034790