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相似文献
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1.
基于星载激光雷达数据的海面风速探测   总被引:4,自引:0,他引:4  
吴东  张小雪  阎逢旗 《光学学报》2012,32(8):828002-257
使用新版(Version 3.01)星载激光雷达CALIPSO Level 1剖面数据和Level 2的大气气溶胶光学厚度(AOD)数据反演全球海面风速。将AOD数据用于大气双程透射率的校正。对CALIPSO所采集的2007年1月、4月、7月和10月532nm波长无云激光测量数据进行应用计算,采用532nm退偏比经验修正海面白帽及水下次表层水体散射的影响,同时选用准同步的AMSR-E海面风速测量值为真值进行对比。对应2007年的4个月,由CALIPSO星载激光雷达532nm单脉冲测量数据反演海面风速的标准偏差分别为1.24、1.24、1.24、1.20m/s,由5km滚动平均数据反演海面风速的标准偏差分别为0.98、1.02、0.98、0.94m/s。结果表明,采用的数据反演方法可行且数据利用率得到提高。  相似文献   

2.
车载式1 064 nm和532 nm双波长米散射激光雷达   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
 新近研制的车载式双波长米散射激光雷达可用于1 064 nm 和532 nm两个波长对白天与夜晚对流层气溶胶消光系数垂直分布进行的探测。该激光雷达由激光发射单元、接收光学和后继光学单元、信号探测和采集单元以及系统运行控制单元组成,后继光路之间采用光纤导光、高低层分层探测等关键技术。该激光雷达使用1 064 nm和532 nm的两个波长,其单发脉冲能量分别为400和300 mJ,重复频率都为20 Hz,光束发散角小于0.5 mrad ;望远镜接收视场为1~3 mrad,滤光片的中心波长为1 064 nm和532 nm,带宽1 nm。分别使用R3236及H7680的PMT和VT120及Phillips777的放大器对两个波长的信号进行探测;对532 nm波长用3 A/D采集卡、1 064 nm波长用了光子计数卡。给出了双波长测量对流层气溶胶消光系数垂直分布的结果,该激光雷达可以探测10 -5~1之间的消光系数,探测高度可达10 km以上。  相似文献   

3.
Validation measurement in collaboration with existing lidar sites is a very important part of CALIPSO validation program, lidar site in Hefei is invited to collaborate in the CALIPSO validation program. In this paper, ground-based lidar measurements in Hefei performed in coincidence with CALIPSO overpass are presented, attenuated backscatter profiles at 532 nm and 1064 nm, as well as volume depolarization ratio profile at 532 nm measured by CALIPSO are compared with the ones measured by ground-based lidar. The comparisons indicate that CALIPSO measurements are consistent with the ground-based lidar measurements. However, due to the fact that horizontal distributions of aerosols in the lower troposphere and clouds are in most cases inhomogeneous, there are some differences between two lidar measurements in the boundary layer and clouds. The aerosol layer below the semi-transparent thick cloud can be detected by the 532 nm channel of CALIPSO in daytime.  相似文献   

4.
银川上空大气气溶胶光学特性激光雷达探测研究   总被引:4,自引:0,他引:4  
小型米散射激光雷达是广泛使用的探测大气气溶胶光学特性的有效工具。作者研制了一台小型米散射激光雷达,并利用该激光雷达于2009年4月1日至4月10日期间对宁夏银川地区(北纬38°29′, 东经106°06′)上空的大气气溶胶光学特性以及时空分布进行了观测。系统选用532 nm波长激光作为光源,采用Fernald法对接收到的大气回波信号进行反演,得到了气溶胶消光系数的高度分布廓线及24 h内气溶胶消光系数相对浓度的时空变化特性;并对期间一次明显的沙尘天气进行了观测和分析。观测结果表明,该小型米散射激光雷达能够对大气气溶胶及其时空分布情况进行有效、连续的观测,其观测结果有利于分析该地区气溶胶及沙尘天气的变化趋势。  相似文献   

5.
小型米散射激光雷达的研制及其探测   总被引:3,自引:1,他引:2  
介绍了一台自行研制的用于大气气溶胶光学特性和水平能见度测量的小型米散射激光雷达系统,并进行了一系列观测实验和分析.系统选用532nm波长激光作为光源,采用Fernald反演算法对接收到的大气回波信号进行反演得到气溶胶消光系数.通过对西安城区上空的气溶胶光学特性进行连续观测,测得了西安城区不同时刻消光系数的高度分布廓线、以及24小时内大气边界层高度的时空变化特性,并对大气水平能见度进行了连续观测,其结果与当地气象部门提供的水平能见度数据的变化趋势基本一致.观测结果表明,利用该米散射激光雷达可以对大气气溶胶光学特性和水平能见度进行有效测量.  相似文献   

6.
激光雷达数据应用于海气界面气体传输速率的估算   总被引:1,自引:0,他引:1  
吴东  王建华  阎逢旗 《光学学报》2012,32(9):928001-286
选取2007年1、4、7、10月4个月夜间无云的云-气溶胶激光雷达和红外探测者观测卫星(CALIPSO)星载激光雷达Version 3.01数据,提取532nm激光海面后向散射系数并计算海面波浪均方斜率。同时选用准同步AMSR-E海面风速数据,利用Wanninkhof等于2009年提出的包含线性、平方、立方项的海面风速与气体传输速率混合关系模型计算海水施密特数为660时的海气界面气体传输速率k660。通过回归分析,得到由星载激光雷达数据反演k660的关系模型。将激光雷达数据反演结果与采用4种典型海面风速关系模型的计算结果进行比较,给出由星载激光雷达数据反演的4个月平均的海气界面气体传输速率全球分布图和纬度分布图。研究表明,CALIPSO星载激光雷达532nm单脉冲测量数据可用于反演海气界面气体传输速率。  相似文献   

7.
Feiyue M  Wei G  Yingying M 《Optics letters》2012,37(4):617-619
The aerosol lidar ratio is a key parameter for the retrieval of aerosol optical properties from elastic lidar, which changes largely for aerosols with different chemical and physical properties. We proposed a method for retrieving the aerosol lidar ratio profile by combining simultaneous ground- and space-based elastic lidars. The method was tested by a simulated case and a real case at 532 nm wavelength. The results demonstrated that our method is robust and can obtain accurate lidar ratio and extinction coefficient profiles. Our method can be useful for determining the local and global lidar ratio and validating space-based lidar datasets.  相似文献   

8.
在已知大气气溶胶折射率和气溶胶谱分布的基础上, 对近红外波段的气溶胶衰减特性进行了研究。利用Mie散射理论计算并讨论了气溶胶的消光、散射、吸收效率因子随尺度参数的变化和消光系数随半径和波长的变化, 并且在MATLAB中对各种变化情况进行了仿真。结果表明, 三种气溶胶粒子的消光和散射能力依次为沙尘性粒子, 水溶性粒子, 烟煤。消光系数在粒子半径和入射波长相近时达到最大, 并且粒子半径对消光、散射、吸收系数的影响比入射波长更明显。这些结论可以为红外辐射在大气中的衰减计算和分析提供依据。  相似文献   

9.
We developed backward and forward types of algorithms for estimating the vertical profiles of extinction coefficients at 532 nm for three component aerosols (water-soluble, dust, and sea salt) using three-channel Mie-scattering lidar data of the backscatter (β) at 532 and 1064 nm and the depolarization ratio (δ) at 532 nm. While the water-soluble and sea-salt particles were reasonably assumed to be spherical, the dust particles were treated as randomly oriented spheroids to account for their nonsphericity. The introduction of spheroid models enabled us to more effectively use the three-channel data (i.e., 2β+1δ data) and to reduce the uncertainties caused by the assumption of spherical dust particles in our previously developed algorithms. We also performed an extensive sensitivity study to estimate retrieval errors, which showed that the errors in the extinction coefficient for each aerosol component were smaller than 30% (60%) for the backward (forward) algorithm when the measurement errors were ±5%. We demonstrated the ability of the algorithms to partition aerosol layers consisting of three aerosol components by applying them to shipborne lidar data. Comparisons with sky radiometer measurements revealed that the retrieved optical thickness and angstrom exponent of aerosols using the algorithms developed in this paper agreed well with the sky radiometer measurements (within 6%).  相似文献   

10.
迟如利 《光子学报》2014,38(9):2391-2396
介绍了自行研制的用来探测对流层大气气溶胶消光特性的双视场米散射激光雷达.该激光雷达采用两个具有独立接收视场的探测通道分别接收高低层532 nm的大气回波信号,可以兼顾低层大视场角低探测盲区和高层小视场角高探测高度的要求.叙述了该雷达系统的总体结构和技术参量以及数据处理方法,给出了合肥地区(东经117.16°,北纬31.90°)大气气溶胶消光系数廓线和对流层光学厚度的探测结果.测量结果表明,该雷达具备昼夜连续观测对流层大气气溶胶的能力,可以很好地反映气溶胶粒子的时间和空间分布特征.   相似文献   

11.
Classification is a critical step in the backscatter lidar data processing to accurately retrieve extinction and backscatter profiles of atmospheric aerosols and clouds. Different schemes, such as the probability distribution functions (PDFs) method, have been used in the cloud and aerosol classification. In this paper, we attempt to use the support vector machine (SVM) to discriminate aerosols from clouds, with a focus on dust aerosol classification in China. To demonstrate the feasibility of the SVM classifier, we chose dust storms that occurred in the Gobi and Taklimakan deserts and observed by the CALIPSO lidar in spring time 2007. The results show that the SVM can correctly identify the dust storms.  相似文献   

12.
董美丽  赵卫雄  程跃  胡长进  顾学军  张为俊 《物理学报》2012,61(6):60702-060702
基于氙灯的非相干宽带腔增强吸收光谱系统, 并将其应用于痕量气体及气溶胶消光系数的测量. 该系统的探测灵敏度通过测量NO2在520—560 nm波长范围内的吸收得到验证, 最小可探测灵敏度为1.8× 10-7cm-1 (1σ, 0.12 s积分时间, 50次平均), 对应的NO2探测极限~33 nmol/mol. 结合标准气溶胶粒子发生系统, 测量了不同浓度的单分散硫酸铵气溶胶粒子在532 nm波长处的消光系数, 得到粒径为600 nm的硫酸铵气溶胶的消光截面为1.12× 10-8cm2, 与文献报道值1.167× 10-8cm2相一致, 验证了气溶胶测量的可行性和准确性.  相似文献   

13.
探测对流层气溶胶的双波长米氏散射激光雷达   总被引:23,自引:6,他引:17  
研制了一台双波长米氏散射激光雷达,用于532nm和1064nm两个波长对流层气深胶消光系数垂直廓线的长期探测.介绍了该激光雷达的技术参数和总体结构,叙述了各部分的结构和工作原理,给出了合肥地区对流层气溶胶测量的若干典型结果.  相似文献   

14.
A Micro Pulse Polarization LIDAR (MPPL) has been designed and developed for aerosol and cloud studies at National Physical Laboratory, New Delhi, India (28° 35′ N, 77° 12′E) using a low-energy pico-second pulsed Nd:YAG laser at 532 nm and single PMT detector. This has been used for detecting depolarization characteristics with back-scatter coefficient of atmospheric aerosols and clouds. The back-scattered signals are detected at the emitted wavelength with co-polarization and cross-polarization discrimination with a mirror on stepper motor for aerosols and cloud. Data are obtained by MPPL and are inter-compared with a well-established commercial Leosphere made EZ LIDAR, industry standard at the same site and time, and the results are found to be in good agreement. In the present communication the back-scattered coefficient, aerosols optical depth, depolarization ratio etc. obtained using MPPL & EZ LIDAR are discussed in detail.  相似文献   

15.
在已知大气气溶胶折射率和气溶胶谱分布的基础上,对空间垂直方向的气溶胶消光特性进行了研究。文章利用Mie散射理论计算讨论了气溶胶的消光、散射、吸收系数随各参数的变化,并在MATLAB中对变化情况进行了仿真。结果表明,粒子半径与入射波长大小相近时气溶胶的消光最强,并且随着能见度的增大,气溶胶衰减系数减小。这些结论可以为红外辐射的大气衰减计算和分析提供依据。  相似文献   

16.
当前大气复合污染日趋严重,造成大气氧化性增强,气体向颗粒物的转化加快。大气颗粒物粒径大小及谱分布决定其在大气中的行为,以差分吸收光谱法(DOAS)为基础,结合双光路设计技术,开展实时、在线、获取近地面大气气溶胶颗粒物的粒谱分布的光谱方法研究。首先构建低噪声性能稳定的宽带氙弧灯为光源的双光路差分吸收光谱系统,基于干净天气条件下大气的能见度数据对系统进行校准,通过两个不同光路获得的光谱信号强度之比获取近地面紫外-近红外波段的大气总宽波段消光系数。基于宽波段消光系数,在去除瑞利散射以及气体吸收对消光系数的影响后,解析出气溶胶颗粒物的消光系数。基于核函数准则,利用均匀球型粒子的电磁场Mie理论来反演气溶胶物理特性,获得气溶胶粒子在该测量谱段的体积谱分布,利用体积谱与数密度谱的关系,反演出气溶胶粒子的数密度谱分布。开展利用直方图方法来表现颗粒物的粒谱分布方法研究,首先将DOAS测量波段近似等分为若干谱段,利用谱段处平均值,获取气溶胶粒谱直方分布图。最后把该系统和方法应用于外场实验,获得了气溶胶颗粒物在300~650 nm范围内的消光系数,将测量波段等分为11个谱段,反演了颗粒物的在0.1~1.25 μm粒径范围的数密度谱分布。该研究为整治我国灰霾天气,研究大气气相/粒子非均相化学反应提供科学依据。同时将推动DOAS技术的进一步发展和应用。  相似文献   

17.
钟文婷  刘君  华灯鑫  侯海彦  晏克俊 《物理学报》2018,67(18):184208-184208
设计并研制了一台多波长发光二极管(LED)光源雷达系统,用于探测近地面低层大气气溶胶特性.介绍了LED光源雷达系统的组成及工作原理,计算分析了系统几何重叠因子,从而确定了LED光源雷达系统的最低探测高度为60 m.研究了LED光源雷达散射回波信号的数据反演方法,根据LED光源雷达适合近距离探测的特点,采用了Fernald前向积分反演算法,并以地面能见度仪数据为基础,确定了气溶胶消光系数的边界值.利用所设计的475, 530和625 nm三个波长的LED光源雷达系统,分别在轻度污染、中度污染和重度污染天气情况下,对西安夜晚城区上空低层大气气溶胶进行了探测,获得了近300 m高度内三个波长的大气气溶胶消光系数高度分布曲线,并对近地面低层大气气溶胶的垂直分布与变化特征进行了探讨.  相似文献   

18.
量子卫星星舰通信是量子保密通信的重要应用场景之一,在海面上,由于不同风速所引起的气溶胶粒子浓度发生剧烈变化,而气溶胶粒子浓度的剧变,必然导致星舰量子链路性能的剧烈衰减.然而,有关不同海面风速与量子卫星星舰通信信道参数关系的研究,迄今尚未展开.本文根据海面风速与气溶胶的Gras模型,分别建立了风速与星舰量子信道误码率、信道容量和信道平均保真度的定量关系.仿真结果表明,当风速分别为4 m/s和20 m/s时,海洋大气信道误码率、信道容量、信道平均保真度分别依次为4.62×10^-3和4.91×10^-3、0.957和0.65、0.999和0.974.由此可见,风速对海上量子通信性能有显著的影响.因此,为了提高通信的可靠性,应根据风速大小,自适应调整系统的各项参数.  相似文献   

19.
The aerosol optical thickness (AOT) is an important parameter for understanding the radiative impact of aerosols. AOT based on lidar measurements is often limited by its finite detection range. In this paper, we have reported a method of fitting and iterative calculation to derive the extinction profile of background aerosols from 0 to 30 km at 532 nm, which is virtually the AOT of the entire atmosphere. The mean extinction derived from this method at the ground level tallies with visibility measurement and it is also consistent with the sun-photometer data, within experimental error. These data have been further treated to study the dust cases. For most of the cases, transmission losses were determined to estimate the extinction as well as lidar ratio. The result of the analysis shows that for background aerosols, a mean lidar ratio of 47±15 sr was found. For dust layers, a mean lidar ratio of 44±19 sr and an optical thickness of 0.53±0.49 were determined at 532 nm.  相似文献   

20.
差分吸收光谱技术监测气溶胶消光系数的误差分析   总被引:4,自引:4,他引:0  
给出了在利用差分吸收光谱技术监测大气气溶胶消光系数时确定测量误差的方法。分析了光源变化、探测器积分时间间隔、大气湍流、系统参数校正、测量系统位移以及粒子后向散射等可能对测量结果产生影响的因素,通过理论分析和实际测量确定气溶胶消光系数误差为0.03 km-1。  相似文献   

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