大气拉曼气溶胶激光雷达

大气气溶胶的气候强迫是目前气候变化因素中不确定性大的一项。气溶胶的光学特征直接影响大气辐射过程，也可以通过在微物理过程中与云-降水的相互作用间接影响辐射过程。有必要对气溶胶光学和微物理参数进行实时连续监测，降低气溶胶辐射强迫在天气和气候模式中的不确定性。本研究利用多波段Raman激光雷达(355、532和1064nm)对北京上空气溶胶进行了连续观测，建立了光学参数的自动算法[1，2]，并在此基础上提出了环境气溶胶微物理参数的3波段Raman激光雷达反演算法[3，4]。实现了对北京上空气溶胶光学和微物理参数垂直分布的实时监测反演。2016年12月至今，在北京大学(39.99N，116.31E)校内楼顶，利用北京大学环境科学系及国家重点实验室的一台多波段Raman激光雷达，米散射激光雷达哪家好，对北京上空气溶胶进行了连续观测。利用观测得到的米散射和Raman散射信号，建立了355、532和1064nm后向散射系数及355nm消光系数的自动反演算法，得到了北京地区上空气溶胶光学特征。根据6S辐射传输模式中气溶胶模型，假设北京上空气溶胶由黑炭型(Soot)、可溶型(Water Soluble)和沙尘型(Dust)组合构成，米散射激光雷达，各类型气溶胶均假设为对数正态分布;利用T-matrix米散射模型，计算三种气溶胶的光学参数(355、532和1064nm后向散射系数和355nm消光系数)制作查算表，查算表变量包括三种气溶胶数浓度(N1，N2，N3)和可溶性气溶胶中心粒径(rg)。对比光学参数的观测值和模拟值，得到三种气溶胶数浓度和可溶型气溶胶中心粒径的优解，进而计算气溶胶微物理参数(有效半径、表面积浓度、体积浓度和复折射指数)，个例和统计分析表明结果合理。

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激光雷达，是一种可以安装在不同遥感平台上的激光探测、测距和定位系统。它集激光测距、惯性测量、定位等技术于一体，通过记录单个激光信号从发射到接收被地物反射的能量所历经的时间，并根据信号发出瞬间由定位定姿系统测定的激光扫描系统的位置和姿态，可以计算出地物目标的三维坐标，并绘制地形图。

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激光雷达的空间扫描方法可分为非扫描体制和扫描体制，其中扫描体制可以选择机械扫描、电学扫描和二元光学扫描等方式。非扫描成像体制采用多元探测器，米散射激光雷达总代理，作用距离较远，探测体制上同扫描成像的单元探测有所不同，能够减小设备的体积、重量，但在我国多元传感器，尤其是面阵探测器很难获得，因此国内激光雷达多采用扫描工作体制。

机械扫描能够进行大视场扫描，也可以达到很高的扫描速率，不同的机械结构能够获得不同的扫描图样，是目前应用较多的一种扫描方式。声光扫描器采用声光晶体对入射光的偏转实现扫描，扫描速度可以很高，扫描偏转精度能达到微弧度量级。但声光扫描器的扫描角度很小，光束质量较差，耗电量大，声光晶体必须采用冷却处理，实际工程应用中将增加设备量。

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