氣溶膠只占大氣的很小一部分,但卻對大氣變化、氣候變化、人類健康等方面產(chǎn)生重要影響。因此,對氣溶膠進行高時空分辨率、高精度、實時的觀測十分重要。在眾多的氣溶膠觀測儀器中,激光雷達作為主動遙感測量工具,因其在單色性、方向性、相干性和亮度等方面的獨特優(yōu)勢而被快速發(fā)展,其高時空和垂直剖面測量特性也使激光雷達在環(huán)境探測、大氣監(jiān)測等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。高光譜分辨率激光雷達（High Spectral Resolution Lidar,HSRL）相較于傳統(tǒng)的米散射激光雷達,通過窄帶光學(xué)濾波器將分子瑞利散射信號和氣溶膠米散射信號分離開,可以在不需要假設(shè)激光雷達比的情況下直接反演氣溶膠的后向散射系數(shù)、消光系數(shù)等光學(xué)參數(shù),提高了反演氣溶膠光學(xué)參數(shù)的精度。本文基于一套研制的碘分子濾波器HSRL系統(tǒng),實現(xiàn)了大氣氣溶膠的高精度探測,并將該套系統(tǒng)應(yīng)用于機載高空探測,進行大范圍多區(qū)域的連續(xù)觀測。本文在整套系統(tǒng)搭建裝校完成后,首先對HSRL系統(tǒng)進行地面驗證實驗,利用一臺微脈沖激光雷達與其同時觀測進行對比驗證工作。結(jié)果顯示,在MPL無法穿透3km高度云層的情況下,HSRL系統(tǒng)能夠輕松探測到3km的兩層云結(jié)構(gòu)后,繼續(xù)向上進行更...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1 基于碘分子濾波器的HSRL接收系統(tǒng)原理示意圖

機載HSRL系統(tǒng)的主要指標(biāo)參數(shù)如表1所示,其接收系統(tǒng)原理示意圖如圖1所示。該套系統(tǒng)的激光器利用碘分子1110吸收線與頻率調(diào)制光譜技術(shù)實現(xiàn)1064nm種子光的穩(wěn)頻,倍頻后穩(wěn)定輸出在碘分子1110吸收線上波長為532.245nm的脈沖光[14]。接收系統(tǒng)設(shè)計三個探測通道(波長為5....

圖2 2019年3月4日的飛行軌跡和飛行高度。(a)飛行軌跡;(b)飛行高度

選取2019年3月4日飛行高度為4km的實驗數(shù)據(jù)進行分析。圖2是當(dāng)天的飛行軌跡和對應(yīng)時間的飛行高度,篩選出10:45—13:35平飛階段的數(shù)據(jù),從左上至右下,利用虛線將地表類型大致分為山區(qū)(mountain)、城鎮(zhèn)(town)和海洋(ocean)。同時,用字母標(biāo)注出山區(qū)、城鎮(zhèn)、....

圖3 2019年3月4日飛行軌跡上氣溶膠的后向散射系數(shù)

根據(jù)篩選的數(shù)據(jù)計算出氣溶膠的后向散射系數(shù)、消光系數(shù)等氣溶膠光學(xué)參數(shù),按時間順序作出相應(yīng)的剖面圖,如圖3和圖4所示,圖3為氣溶膠的后向散射系數(shù)剖面圖,圖4為消光系數(shù)剖面圖。計算后向散射系數(shù)時,在水平方向上每118個脈沖平均一次,而計算消光系數(shù)時則是每2360個脈沖平均一次。結(jié)合飛機....

圖4 2019年3月4日飛行軌跡上氣溶膠的消光系數(shù)

圖32019年3月4日飛行軌跡上氣溶膠的后向散射系數(shù)圖5是利用反演的消光系數(shù)廓線計算得到的氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)。受限于飛機的飛行高度,同時考慮到AOD的主要貢獻來自近地表低層,所以在用機載數(shù)據(jù)計算AOD時,計算的是地面至3km高度這一區(qū)間的光學(xué)厚度。從圖5中可以明顯地看出....

本文編號：4047024