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拉曼氣溶膠激光雷達(dá)

激光雷達(dá)是工作在光頻波段的雷達(dá)。與微波雷達(dá)的原理相似，它利用光頻波段的電磁波先向目標(biāo)發(fā)射探測信號，然后將其接收到的同波信號與發(fā)射信號相比較，從而獲得目標(biāo)的位置(距離、方位和高度)、運(yùn)動狀態(tài)(速度、姿態(tài))等信息，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的探測、跟蹤和識別。

激光雷達(dá)由發(fā)射，接收和后置信號處理三部分和使此三部分協(xié)調(diào)工作的機(jī)構(gòu)組成。激光光速發(fā)散角小，能量集中，探測靈敏度和分辨率高。多普1勒頻移大，可以探測從低速到高速的目標(biāo)。天線和系統(tǒng)的尺寸可以作得很小。利用不同分子對特定波長得激光吸收、散射或熒光特性，可以探測不同的物質(zhì)成分，米散射激光雷達(dá)中國區(qū)技術(shù)服務(wù)中，這是激光雷達(dá)獨(dú)有的特性。

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大氣拉曼氣溶膠激光雷達(dá)

大氣氣溶膠的氣候強(qiáng)迫是目前氣候變化因素中不確定性大的一項(xiàng)。氣溶膠的光學(xué)特征直接影響大氣輻射過程，也可以通過在微物理過程中與云-降水的相互作用間接影響輻射過程。有必要對氣溶膠光學(xué)和微物理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時連續(xù)監(jiān)測，米散射激光雷達(dá)，降低氣溶膠輻射強(qiáng)迫在天氣和氣候模式中的不確定性。本研究利用多波段Raman激光雷達(dá)(355、532和1064nm)對北京上空氣溶膠進(jìn)行了連續(xù)觀測，建立了光學(xué)參數(shù)的自動算法[1，2]，并在此基礎(chǔ)上提出了環(huán)境氣溶膠微物理參數(shù)的3波段Raman激光雷達(dá)反演算法[3，4]。實(shí)現(xiàn)了對北京上空氣溶膠光學(xué)和微物理參數(shù)垂直分布的實(shí)時監(jiān)測反演。2016年12月至今，米散射激光雷達(dá)中國區(qū)總代理，在北京大學(xué)(39.99N，米散射激光雷達(dá)多少錢，116.31E)校內(nèi)樓頂，利用北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)系及國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的一臺多波段Raman激光雷達(dá)，對北京上空氣溶膠進(jìn)行了連續(xù)觀測。利用觀測得到的米散射和Raman散射信號，建立了355、532和1064nm后向散射系數(shù)及355nm消光系數(shù)的自動反演算法，得到了北京地區(qū)上空氣溶膠光學(xué)特征。根據(jù)6S輻射傳輸模式中氣溶膠模型，假設(shè)北京上空氣溶膠由黑炭型(Soot)、可溶型(Water Soluble)和沙塵型(Dust)組合構(gòu)成，各類型氣溶膠均假設(shè)為對數(shù)正態(tài)分布;利用T-matrix米散射模型，計(jì)算三種氣溶膠的光學(xué)參數(shù)(355、532和1064nm后向散射系數(shù)和355nm消光系數(shù))制作查算表，查算表變量包括三種氣溶膠數(shù)濃度(N1，N2，N3)和可溶性氣溶膠中心粒徑(rg)。對比光學(xué)參數(shù)的觀測值和模擬值，得到三種氣溶膠數(shù)濃度和可溶型氣溶膠中心粒徑的優(yōu)解，進(jìn)而計(jì)算氣溶膠微物理參數(shù)(有效半徑、表面積濃度、體積濃度和復(fù)折射指數(shù))，個例和統(tǒng)計(jì)分析表明結(jié)果合理。

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拉曼氣溶膠激光雷達(dá)優(yōu)勢特點(diǎn)

準(zhǔn)確性：高時間分辨率達(dá)1s，高空間分辨率達(dá)5m

精密性：采用NASA航天部件器材

權(quán)1威性：數(shù)據(jù)質(zhì)量得到國際高水平期刊認(rèn)可

兼容性：可與多種氣象設(shè)備聯(lián)合觀測使用

便攜性：體積小

安全性：符合美國和歐洲的用眼安全標(biāo)準(zhǔn)

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