拉曼氣溶膠激光雷達(dá)介紹

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拉曼-米散射激光雷達(dá)系統(tǒng)采用世界先進(jìn)的激光雷達(dá)制造工藝，利用不同波段激光信號(hào)探測大氣氣溶膠、水汽等垂直闊線，可以實(shí)時(shí)探測能見度和云底高度等，結(jié)合3D掃描技術(shù)，可以探測污染物的濃度分布及來源。探測包括氣溶膠、能見度、水汽、火山灰、煙霧、污染來源、云底高度、邊界層高度、光學(xué)厚度、消光系數(shù)、后向散射系數(shù)、色比等；

其客戶遍布美國、中國、印度、歐洲、南亞、非洲和南美等地區(qū)，應(yīng)用單位包括中國科1學(xué)院、美國氣象局、英國氣象局、韓國氣象局、空管局、歐空局、德國宇航中心、北京大學(xué)、南京大學(xué)等，應(yīng)用領(lǐng)域包括氣象、環(huán)境、軍事等科研和應(yīng)用等。

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(shí)連續(xù)監(jiān)測,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(dòng)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(shí)監(jiān)測反演。2016年12月至今,在北京大學(xué)(39.99N,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(tái)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(hào),建立了355、532和1064nm后向散射系數(shù)及355nm消光系數(shù)的自動(dòng)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(gè)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)應(yīng)用范圍

大氣邊界層（PBL）的結(jié)構(gòu)和時(shí)空演變特征

大氣氣溶膠消光系數(shù)垂直廓線和時(shí)間演變特征

云層高度和云層厚度氣溶膠光學(xué)厚度和時(shí)間演變特征

監(jiān)測城市上空環(huán)境污染的擴(kuò)散規(guī)律

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拉曼氣溶膠激光雷達(dá)

激光雷達(dá)的研究起源于上世紀(jì)60年代末，起初主要用于軍1用領(lǐng)域，自1995年正式實(shí)現(xiàn)商業(yè)化之后，在測繪、資源勘探等領(lǐng)域發(fā)揮了越來越多的作用，在盛行的“黑科技”無人駕駛技術(shù)的開發(fā)上，激光雷達(dá)更是核心技術(shù)之一。隨著技術(shù)的發(fā)展和完善，激光雷達(dá)的應(yīng)用范圍也越來越廣，其中環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域就是很重要的一個(gè)方面，可以用來測量顆粒物、臭氧、溫度和濕度的變化等等。

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