邊界層內(nèi)水汽和氣溶膠探測新型拉曼激光雷達(dá)技術(shù)研究.pdf

1、大氣邊界層指高度5km范圍內(nèi)的低層大氣，直接受地球表面的影響，與地表進(jìn)行熱量、動量、水汽及其它物質(zhì)成份的交換。邊界層內(nèi)的大氣溫度、濕度及氣溶膠濃度等氣象和物理參數(shù)是影響氣候氣象變化的主要的因素，因此大氣水汽和氣溶膠濃度等參數(shù)的測量對氣象預(yù)報(bào)及大氣邊界層的研究具有重要意義。
　　論文根據(jù)拉曼激光雷達(dá)大氣水汽和氣溶膠探測原理，提出并設(shè)計(jì)了一套新型的大氣水汽和氣溶膠探測用紫外域拉曼激光雷達(dá)系統(tǒng)，采用二向色鏡和超窄帶濾光片實(shí)現(xiàn)高效率拉曼光

2、譜分光，可對激光雷達(dá)大氣回波信號中的米-瑞利散射信號、氮?dú)夂退恼駝永⑸湫盘栠M(jìn)行精細(xì)分離和高效率提取。利用美國標(biāo)準(zhǔn)大氣的分子散射模型，及實(shí)測的大氣米散射信號模型對分光系統(tǒng)的米-瑞利散射信號的抑制率、大氣水汽測量信噪比和誤差進(jìn)行數(shù)值仿真分析，得出系統(tǒng)探測水汽混合比廓線與大氣模型具有較好的一致性，當(dāng)信噪比取值為10時(shí)，夜晚探測高度可達(dá)5.5km，水汽探測誤差在10％范圍內(nèi)。
　　依托西安理工大學(xué)激光雷達(dá)遙測中心的地基激光雷達(dá)系統(tǒng)

3、實(shí)驗(yàn)平臺，搭建了新型拉曼激光雷達(dá)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測，反演獲得大氣后向散射比和水汽混合比高度廓線及THI(Time-Height-Intensity)圖。利用云的米散射激光雷達(dá)回波信號強(qiáng)度變化，驗(yàn)證了新型拉曼光譜分光系統(tǒng)對米-瑞利信號的抑制率達(dá)到10-7量級以上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的新型拉曼光譜分光系統(tǒng)可以在大氣后向散射比為17時(shí)，實(shí)現(xiàn)水汽探測誤差小于15％，實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過與氣象資料對比，取得了較好的一致性。
　　論文最后討論了大