拉曼雷达重叠函数的模拟与校准

重叠函数的校准对地基激光雷达低空大气探测的准确性至关重要。目前被广泛用于校准拉曼激光雷达重叠函数的双通道实验标定法,需要满足弹性散射通道与氮气拉曼散射通道的重叠函数近似相等的前置条件。但实际仪器光路往往会偏离理想状态,使得该前置条件无法得到满足,导致校准失败。本文使用光线追踪法模拟重叠函数,计算了各种光路失调情况下弹性散射通道与氮气拉曼散射通道的比值,并引入了一种镜头遮蔽实验来评估双通道实验标定法的前置条件是否得到满足。数值模拟结果表明,当雷达接收面的不同象限被遮蔽时,如果弹性散射通道与氮气通道的信号强度比值基本保持不变,则满足前置条件;如果弹性散射通道与氮气通道的信号强度比值有显著差异,则可判定仪器光学系统失调,需要调整直至满足上述前置条件时才能使用双通道实验标定法标定。利用该方法对南京市气象局安装的拉曼激光雷达进行了光路测评和调整,并与CCD(charge-coupled device)侧向成像激光雷达观测信号做对比,结果显示调整后的定标效果更好。