本文關鍵詞：基于微脈沖激光雷達反演整層氣溶膠光學厚度

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【摘要】：氣溶膠光學厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)是反映氣溶膠消光特性的重要光學參數(shù),也是研究輻射氣候效應的關鍵因子,在氣候?qū)W、大氣光傳輸、遙感應用以及環(huán)境監(jiān)測等領域有重要的科學意義和應用價值。目前,氣溶膠的觀測手段包括空基遙感和地基遙感�？栈b感主要指衛(wèi)星遙感,可實現(xiàn)大范圍的觀測。地基遙感中應用較為成熟的主要有太陽光度計和激光雷達。太陽光度計的反演精度最高,但只能準確獲得白天晴朗無云時刻整層大氣氣溶膠的光學厚度。激光雷達可實現(xiàn)對大氣的連續(xù)觀測,能夠彌補太陽光度計的不足。激光雷達反演氣溶膠光學厚度的常規(guī)方法是直接對各個高度上的消光系數(shù)進行積分。然而激光雷達的有效探測高度有限,按照積分的方法很難獲得整層氣溶膠的光學厚度。本文提出了一種基于微脈沖激光雷達利用氣溶膠標高計算整層大氣氣溶膠光學厚度的方法。氣溶膠標高是反映氣溶膠垂直分布信息的物理量。獲取氣溶膠標高的方法通常是利用太陽光度計和能見度儀等多種儀器聯(lián)合反演。由于太陽光度計只能準確測量晴朗無云的白天時段氣溶膠的光學厚度,因此用常規(guī)方法也只能得到對應時段的標高。本文基于微脈沖激光雷達測量數(shù)據(jù)反演得到氣溶膠標高,再結合近地面消光系數(shù)計算得到整層氣溶膠光學厚度。最后,根據(jù)太陽光度計的測量結果驗證了該方法的可行性。主要工作如下:1.利用微脈沖激光雷達反演氣溶膠標高首先根據(jù)Fernald算法反演得到了氣溶膠的垂直消光廓線,經(jīng)統(tǒng)計分析后給出了四種典型的廓線;然后根據(jù)四種廓線的特點提出了相應計算氣溶膠標高的方法,得到了一晝夜氣溶膠標高的變化趨勢。結果顯示,夜間和清晨氣溶膠標高較小,白天標高較大,午后會達到最大值;最后將利用激光雷達反演得到的標高與常規(guī)方法得到的結果進行了相關性分析,兩者之間的相關系數(shù)為0.98,說明本文給出的四種計算氣溶膠標高的方法可行。2、計算整層氣溶膠光學厚度首先基于微脈沖激光雷達的水平測量數(shù)據(jù)利用斜率法反演得到近地面氣溶膠消光系數(shù);然后結合利用激光雷達反演得到的標高得到了整層氣溶膠的光學厚度。3、對比驗證將根據(jù)氣溶膠標高與近地面消光系數(shù)得到的光學厚度與太陽光度計在同一時間同一地點的測量結果進行了對比分析。結果表明兩者之間的相對誤差最大為13.4%,最小為0.3%,每天的平均誤差不超過6.7%。說明利用氣溶膠標高計算氣溶膠光學厚度的方法是可行的。為反演白天少云和夜間氣溶膠的光學厚度提供了一種新的技術手段。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P407;TN958.98

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