激光大气遥感探测

一、引言 用光学方法进行主动大气遥感探测,早在本世纪三十年代就有过这方面的尝试,当时用探照灯研究了直至28公里高度的大气浑浊度和分子散射。以后,还发展成脉冲光探照灯来探测大气,并用弧光光源探测云底高度等。但是,利用这种非相干光源探测大气,受到光源性能的多方面限制,从而使得大气光学探测这一学科分支进展缓慢。     

双波长激光雷达探测雨强原理分析

一、引言 利用单波长激光雷达,在大气气溶胶消光系数已知的条件下,可探测降雨的消光系数,从而进一步获得几公里范围内的雨强分布。因此,利用单波长激光雷达探测雨强时,必须在下雨前或雨停后,由激光测定气溶胶消光系数的平均值,並假设在降雨期间其值不变。显然,这种方法局限性较大,往往与实际不符。本文提出的双波长激光雷达探测雨强原理,有助于克服上述不足,使激光探测雨强更符合实际些。     

气象激光雷达的发展现状

激光雷达能用来测量云、雾、能见度、空中风场、大气密度和大气温度,也可以用来监测空气中的有害气体。该文介绍了用于气象探测的半导体激光雷达、微脉冲激光雷达、一般弹性散射激光雷达、多普勒激光雷达、差分吸收激光雷达和Raman激光雷达的发展现状和趋势,认为人眼安全、高重复频率和宽探测范围是气象激光雷达的发展方向。固体激光雷达的气象应用最广泛,微脉冲激光雷达能同时测量云底高度、能见度和获得大气气溶胶消光廓线,有比较好的应用前景,半导体激光雷达是测量云底高度的理想工具。     

激光气象雷达数据处理系统

一、前言 1979年以前,我们大气物理研究所已经研制了三台中小型激光雷达和一台大型激光雷达,并正在研制双波长激光雷达。利用这些中小型激光雷达开展了一系列大气探测方面的研究,取得许多成果,但数据处理工作仍采用人工处理方式,无法实时应     

大气中水汽混合比的Raman激光雷达探测

介绍了作者自行研制的L625Raman激光雷达系统的结构和主要技术参数,叙述了Raman激光雷达探测水汽混合比的基本原理和数据处理方法。使用这台激光雷达在合肥地区进行了水汽混合比垂直分布的探测,对获得的水汽混合比垂直廓线进行了初步的分析和研究。最后就L625Raman激光雷达探测水汽混合比的误差进行了分析和讨论。     

激光雷达后向散射研究

介绍了激光雷达在气象上的作用,并在使用光子计数法的基础上利用激光雷达方程计算出了在不同高度处大气的后向散射光子.为进行激光大气探测奠定理论基础.     

激光探测能见度的实验研究

利用红宝石激光雷达初步实验对比表明,利用激光雷达可以定量求得各种能见度下的水平能见度值,只是在低能见度情况要采取适当的技术和分析方法。用激光探测目前飞机临界着陆能见度也是可能的,但在更低能见度下大气多次散射起着重要作用,给利用激光探测斜视能见度带来局限。     

烟、尘郁积层的激光探测

利用红宝石激光雷达,在烟、尘较丰富的工业区,当近地层大气稳定时,可以探测烟、尘郁层积的高度,这对了解大气污染物的分布实况和演变,研究大气污染的扩散规律,都有一定实用价值。     

风云三号卫星红外高光谱探测技术及潜在应用

高光谱大气探测仪具有高光谱分辨率、高灵敏度和高精度光谱辐射定标等特点,在大气温湿度廓线反演、数值天气预报同化、气候变化研究以及大气痕量气体探测等应用上有显著的优势。我国风云三号极轨气象卫星的FY-3A/B/C三颗卫星上成功装载了自主研制的通道式红外探测仪器—红外分光计(IRAS),获取了从可见光到红外波长范围内26个通道的辐射观测,并应用于资料同化、全球大气温度和水汽廓线反演等。从FY-3D星开始将装载红外高光谱大气探测仪以替代IRAS,标志着红外高光谱大气垂直探测系统新纪元的开始。以风云三号卫星红外高光谱大气探测仪为例,介绍了卫星红外高光谱探测技术的进展和地面应用系统预处理过程的关键技术环节,给出了红外高光谱资料的潜在应用,并对在数值天气预报同化和大气探测应用方面的难点问题进行了分析和探讨。     

第六届国际激光雷达会议

第六届国际激光雷达会议于1974年9月8日至6日在日本仙台举行。会议涉及的问题有能见度和云底高度的测量;激光雷达光谱学应用拉曼旋转后向散射谱测量气温;用激光观测大气消光作用;气溶胶对光的散射的物理特征;从云、霾反射回来的激光的退极性观测;行星边界层和大气污染问题,用激光雷达监测大气污染,研究大气污染的扩散,监测环境污染;平流层气溶胶的测量;多次散射问题。     

云高自动化观测对比试验与数据分析

利用2011年12月至2012年6月北京观象台云高自动观测仪器对比试验数据,以微脉冲激光雷达(MPL)为参考、结合人工目测,对3台激光云高仪观测数据进行分析评价。分析2种天气条件(高能见度、低能见度)下漏判情况、误判情况和云高准确性3个方面;同时评价了激光云高仪对几种典型云属的探测能力。结果表明,激光云高仪与MPL一致性较好,大气中的雾、霾等气溶胶粒子是造成其测量不准确的主要原因,可通过提高激光发射单脉冲能量、优化光学系统来提高激光云高仪探测能力。     

哈尔滨市冬末逆温、大气稳定度与大气污染概率关系

利用2006～2008年2月逐日地面常规观测资料和高空探测资料以及逐日的污染监测资料,统计分析了哈尔滨市2月风速、逆温和大气稳定度与大气污染的概率关系。分析结果表明：哈尔滨市2月的大气污染主要发生在风速〈3 m/s,污染物浓度随着风速的增大而减小,在一定程度上反映了哈尔滨市2月的污染主要是局地污染物的累积;发生大气污染时一定有逆温出现,但有逆温时不一定就发生大气污染;大气稳定度增加,大气污染概率增大。     

卫星高光谱大气CO2探测精度验证研究进展

卫星高光谱大气CO₂遥感探测对全球气候变化研究意义重大,卫星CO₂反演产品的地基观测验证是获得产品精度评价、发现算法可适用范围和局限性的重要环节,因此地基高光谱CO₂的观测验证研究对提高卫星产品定量精度至关重要。本文综述了当前国际上大气CO₂探测卫星的研制进展,短波红外大气CO₂的反演方法进展,重点阐述了地基高光谱CO₂探测技术进展及其对卫星大气CO₂的定量探测精度验证方法和技术研究进展,并对该研究领域未来的发展提出展望。     

大气边界层物理与大气环境过程研究进展

总结了近5年来中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室(LAPC)在第二代超声风速温度仪研制、城市边界层研究、复杂地形大气边界层探测与数值模拟、湍流机理研究、大气污染模式发展与应用等领域的主要进展,其中,第二代超声风速温度仪的野外对比测试结果表明其主要性能完全达到了国际先进水平;北京城市化发展使得北京325 m气象塔周边近地面流场已经具备了典型城市粗糙下垫面的流场特征,近地面夏季平均风速呈现非常明显的逐年递减趋势;北京沙尘暴大风时期湍流运动主要是小尺度湍涡运动,而大风的概率分布偏离高斯分布,风速较大的一侧概率分布呈指数迅速衰减,大风中风速很大的部分具有分形特征;珠穆朗玛峰北坡地区两次综合强化探测实验是迄今为止在青藏高原大型山地中实施的针对山地环流和物质／能量交换最为全面和连续的大气过程探测实验;白洋淀地区的观测研究表明,非均匀边界层具有一般边界层不具备的特点,无论是边界层结构还是湍流输送方面,水、陆边界层之间存在一定的差异,凸显其地表非均匀性的作用;为了解决不同尺度、不同类型的大气污染问题和实际应用,研制或发展完善了多套大气污染模式系统,包括全球大气化学模式、区域大气污染数值模式、城市大气污染数值模式和微小尺度(如街区尺度)范围内污染物输送扩散模式。     

合肥市郊低层大气的激光雷达探测研究

利用L300米散射激光雷达对合肥市郊大气边界层进行长期系统观测.分析讨论了大气边界层气溶胶消光系数与温度、湿度的关系, 大气边界层气溶胶消光系数垂直分布和时间变化的主要特征, 给出了激光雷达探测的大气边界层高度的统计特征及其与无线电气象探空仪探测大气边界层高度的比较结果.     

用长程吸收法测量大气中的水汽含量

长程吸收法是目前确定大气微量气体成份平均浓度的一种高灵敏度方法,本文首先报导在实验室内,利用CO激光作光源,在自行设计的吸收池内进行原理性模拟测量,然后介绍室外测量装置和相应的测量结果。     

第八次国际激光大气研究会議

第八次国际激光大气研究会议由美国气象学会主办,于1977年6月上旬在美国费城Drexel大学举行。会议提出的内容有:①新的激光雷达系统;②利用激光雷达进行空气污染监视,③利用激光雷达进行大气中气溶胶的     

基于激光雷达和微波辐射计观测确定混合层高度方法的比较

利用苏州地区2010年1月4,7,16日和2月4日4天的激光雷达及微波辐射计观测资料,比较了不同遥感手段探测晴天大气混合层高度的差异,发现试验期间该地区的混合层高度在300~1500 m之间。利用梯度法、标准偏差法、小波法从激光雷达数据中提取混合层高度并进行了对比,结果表明三种方法都能较好地反演混合层高度并且一致性较好,三者差异主要存在于大气边界层的发展和消亡阶段;梯度法和小波法结果无明显差异,而标准偏差法结果稍高于其他方法。在此基础上,利用微波辐射计探测的大气温度,使用温度梯度法估算大气混合层高度,并与激光雷达探测结果进行了比较,结果表明,大多数情况下激光雷达探测结果高于微波辐射计观测结果;两种遥感手段有较好的相关性,相关系数为0.76。激光雷达同微波辐射计结果存在差异,尤其是在边界层的发展和消散阶段,这是由两种遥感手段探测原理不同造成的。     

中国利用星载激光雷达开展沙尘和污染研究的综述

激光雷达作为一种新兴的主动遥感探测工具,被广泛应用于大气遥感、环境监测等领域。星载激光雷达由于其较广的探测范围、较高的时空分辨率、可获得连续的廓线数据等优势,已经成为全球及区域气溶胶和云特性观测研究的强有力工具。本文总结了自2006年CALIPSO卫星发射以来,中国科学家在利用其开展沙尘气溶胶及污染研究方面的工作,重点阐述了沙尘气溶胶的时空分布、远距离传输、分类识别、光学特性、沙尘释放、辐射与气候效应,以及灰霾和烟尘特性等方面的最新研究成果。对以上研究成果的梳理,有助于深入理解中国在利用星载激光雷达开展沙尘与污染研究的水平,也为未来开拓中国自主研发星载激光雷达的遥感应用领域奠定了基础。     

用地面激光雷达探测气象要素的铅直分布

在对大气参数进行测量的遥感方法中,使用了声波或电磁波与大气中的分子和粒子的相互作用的原理。遥感测量法与常规方法相比有若干优点,特别是在自动操作方面。通过对视野的扫描能够得到一个大范围的图。可以由高时间分辨率连续获取真实的垂直廓线,而不用移动感应元件,且几乎消除了感应元件对大气的影响。自动无人操作,即低成本的操作补偿了投资的不足。在本文中,我们将叙述激光雷达(LIDAD)对于探测大气的使用。激光雷达是雷达的光学对应物。1960年激光发明以后,激光雷达技术得到迅速发展。光辐射与大气中的分子和气溶胶粒子的相互