水汽激光Raman探測實驗研究.pdf

1、水汽是水在大氣中的氣態(tài)形式,它在大氣中的含量很小,但卻是大氣中最活躍的成分,因為水汽是大氣溫度變化范圍內唯一可以發(fā)生相變的成分,所以它在天氣過程,氣候變化,地氣系統(tǒng)的能量交換等過程中具有極其重要的作用。
　　 Raman激光雷達是進行水汽探測的最有效工具之一,它具有很高的時間和空間分辨率,并且結構相對簡單。自20世紀六十年代起,國內外許多研究機構都在進行這方面的研究。
　　 本論文首先對地球大氣的垂直結構和標準大氣模型進

2、行了簡單介紹,闡述了激光與大氣相互作用的機制,重點介紹了Raman散射原理,散射光譜和散射截面,并與Rayleigh-Mie散射進行了對比。
　　 在論文的主體部分,介紹了Raman激光雷達進行水汽測量的基本原理,重點分析了通過氮氣的Raman回波信號和標準大氣模型計算透射率校正函數(shù)的問題,討論了系統(tǒng)常數(shù)校正方法并給出七個晚上的校正結果。然后介紹了水汽Raman激光雷達的硬件結構,包括激光發(fā)射系統(tǒng),接收系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集設備。

3、>　　 最后,利用信噪比和相對不確定度對系統(tǒng)的探測能力進行了評估,然后介紹了幾次典型的測量結果,本系統(tǒng)實現(xiàn)了從地面到海拔2km處的水汽混合比探測,并與同步發(fā)射的氣象探空儀取得較好的一致。夜間連續(xù)觀測證明該系統(tǒng)能夠精細捕捉水汽混合比時空變化的特征。
　　 對水汽混合比測量的信噪比和不確定性進行了定量分析,證明該系統(tǒng)在海拔2000m處的信噪比大于10,對應的水汽測量的相對不確定度小于10％。
　　 實驗表明該系統(tǒng)性能穩(wěn)定可