本文關(guān)鍵詞：基于微脈沖激光雷達(dá)反演整層氣溶膠光學(xué)厚度

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【摘要】：氣溶膠光學(xué)厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)是反映氣溶膠消光特性的重要光學(xué)參數(shù),也是研究輻射氣候效應(yīng)的關(guān)鍵因子,在氣候?qū)W、大氣光傳輸、遙感應(yīng)用以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。目前,氣溶膠的觀測(cè)手段包括空基遙感和地基遙感。空基遙感主要指衛(wèi)星遙感,可實(shí)現(xiàn)大范圍的觀測(cè)。地基遙感中應(yīng)用較為成熟的主要有太陽(yáng)光度計(jì)和激光雷達(dá)。太陽(yáng)光度計(jì)的反演精度最高,但只能準(zhǔn)確獲得白天晴朗無(wú)云時(shí)刻整層大氣氣溶膠的光學(xué)厚度。激光雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣的連續(xù)觀測(cè),能夠彌補(bǔ)太陽(yáng)光度計(jì)的不足。激光雷達(dá)反演氣溶膠光學(xué)厚度的常規(guī)方法是直接對(duì)各個(gè)高度上的消光系數(shù)進(jìn)行積分。然而激光雷達(dá)的有效探測(cè)高度有限,按照積分的方法很難獲得整層氣溶膠的光學(xué)厚度。本文提出了一種基于微脈沖激光雷達(dá)利用氣溶膠標(biāo)高計(jì)算整層大氣氣溶膠光學(xué)厚度的方法。氣溶膠標(biāo)高是反映氣溶膠垂直分布信息的物理量。獲取氣溶膠標(biāo)高的方法通常是利用太陽(yáng)光度計(jì)和能見(jiàn)度儀等多種儀器聯(lián)合反演。由于太陽(yáng)光度計(jì)只能準(zhǔn)確測(cè)量晴朗無(wú)云的白天時(shí)段氣溶膠的光學(xué)厚度,因此用常規(guī)方法也只能得到對(duì)應(yīng)時(shí)段的標(biāo)高。本文基于微脈沖激光雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)反演得到氣溶膠標(biāo)高,再結(jié)合近地面消光系數(shù)計(jì)算得到整層氣溶膠光學(xué)厚度。最后,根據(jù)太陽(yáng)光度計(jì)的測(cè)量結(jié)果驗(yàn)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(dá)反演氣溶膠標(biāo)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(jì)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(diǎn)提出了相應(yīng)計(jì)算氣溶膠標(biāo)高的方法,得到了一晝夜氣溶膠標(biāo)高的變化趨勢(shì)。結(jié)果顯示,夜間和清晨氣溶膠標(biāo)高較小,白天標(biāo)高較大,午后會(huì)達(dá)到最大值;最后將利用激光雷達(dá)反演得到的標(biāo)高與常規(guī)方法得到的結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)性分析,兩者之間的相關(guān)系數(shù)為0.98,說(shuō)明本文給出的四種計(jì)算氣溶膠標(biāo)高的方法可行。2、計(jì)算整層氣溶膠光學(xué)厚度首先基于微脈沖激光雷達(dá)的水平測(cè)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(jié)合利用激光雷達(dá)反演得到的標(biāo)高得到了整層氣溶膠的光學(xué)厚度。3、對(duì)比驗(yàn)證將根據(jù)氣溶膠標(biāo)高與近地面消光系數(shù)得到的光學(xué)厚度與太陽(yáng)光度計(jì)在同一時(shí)間同一地點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明兩者之間的相對(duì)誤差最大為13.4%,最小為0.3%,每天的平均誤差不超過(guò)6.7%。說(shuō)明利用氣溶膠標(biāo)高計(jì)算氣溶膠光學(xué)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(xué)厚度提供了一種新的技術(shù)手段。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P407;TN958.98

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