拉曼氣溶膠激光雷達

激光雷達的結構、分類以及不同種類激光雷達的工作原理。跟蹤激光雷達新發(fā)展和應用,根據探測物質的不同,分別討論了激光雷達在探測氣溶膠、云、邊界層、溫度、能見度、風、大氣成分、水汽和鈉層方面的應用,綜述了目前國內外氣象探測的半導體激光雷達、微脈沖激光雷達、一般彈性散射激光雷達、多普1勒激光雷達、差分吸收激光雷達和Raman激光雷達的發(fā)展現狀和趨勢,認為激光雷達將向多波長、多探測功能、商業(yè)化、區(qū)域化及全球化方向發(fā)展,它在氣象與環(huán)境監(jiān)測中正在發(fā)揮越來越重要的作用。

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大氣拉曼氣溶膠激光雷達

大氣氣溶膠的氣候強迫是目前氣候變化因素中不確定性大的一項。氣溶膠的光學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和微物理參數進行實時連續(xù)監(jiān)測,降低氣溶膠輻射強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(355、532和1064nm)對北京上空氣溶膠進行了連續(xù)觀測,建立了光學參數的自動算法[1,2],并在此基礎上提出了環(huán)境氣溶膠微物理參數的3波段Raman激光雷達反演算法[3,4]。實現了對北京上空氣溶膠光學和微物理參數垂直分布的實時監(jiān)測反演。2016年12月至今,在北京大學(39.99N,116.31E)校內樓頂,利用北京大學環(huán)境科學系及國家重點實驗室的一臺多波段Raman激光雷達,對北京上空氣溶膠進行了連續(xù)觀測。利用觀測得到的米散射和Raman散射信號,建立了355、532和1064nm后向散射系數及355nm消光系數的自動反演算法,得到了北京地區(qū)上空氣溶膠光學特征。根據6S輻射傳輸模式中氣溶膠模型,假設北京上空氣溶膠由黑炭型(Soot)、可溶型(Water Soluble)和沙塵型(Dust)組合構成,各類型氣溶膠均假設為對數正態(tài)分布;利用T-matrix米散射模型,計算三種氣溶膠的光學參數(355、532和1064nm后向散射系數和355nm消光系數)制作查算表,查算表變量包括三種氣溶膠數濃度(N1,N2,N3)和可溶性氣溶膠中心粒徑(rg)。對比光學參數的觀測值和模擬值,得到三種氣溶膠數濃度和可溶型氣溶膠中心粒徑的優(yōu)解,進而計算氣溶膠微物理參數(有效半徑、表面積濃度、體積濃度和復折射指數),個例和統(tǒng)計分析表明結果合理。

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成像拉曼氣溶膠激光雷達水下探物

美國諾斯羅普公司為美國高1級研究計劃局研制的ALARMS機載水1雷探測系統(tǒng)，具有自動、實時檢測功能和三維定位能力，定位分辨率高，可以24小時工作，采用卵形掃描方式探測水下可1疑目標。

美國卡曼航天公司研制成功的機載水下成像激光雷達，特點是可對水下目標成像。由于成像激光雷達的每個激光脈沖覆蓋面積大，因此其搜索效率遠遠高于非成像激光雷達。另外，成像激光雷達可以顯示水下目標的形狀等特征，更加便于識別目標，這已是成像激光雷達的一大優(yōu)勢。

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