邊界層內(nèi)水汽和氣溶膠探測新型拉曼激光雷達技術(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)的測量對氣象預報及大氣邊界層的研究具有重要意義。
　　論文根據(jù)拉曼激光雷達大氣水汽和氣溶膠探測原理，提出并設計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系統(tǒng)，采用二向色鏡和超窄帶濾光片實現(xiàn)高效率拉曼光

2、譜分光，可對激光雷達大氣回波信號中的米-瑞利散射信號、氮氣和水汽的振動拉曼散射信號進行精細分離和高效率提取。利用美國標準大氣的分子散射模型，及實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，當信噪比取值為10時，夜晚探測高度可達5.5km，水汽探測誤差在10％范圍內(nèi)。
　　依托西安理工大學激光雷達遙測中心的地基激光雷達系統(tǒng)

3、實驗平臺，搭建了新型拉曼激光雷達實驗系統(tǒng)并進行實驗觀測，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回波信號強度變化，驗證了新型拉曼光譜分光系統(tǒng)對米-瑞利信號的抑制率達到10-7量級以上。實驗結(jié)果表明，設計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，實現(xiàn)水汽探測誤差小于15％，實驗結(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