mie散射大气激光雷达的研究云层和大气边界层特性

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1、四川大学硕士学位论文Mie散射大气激光雷达研究云层和大气边界层特性光学专业研究生王宏波指导教师杨经国教授在诸多影响气候变化的因子中，云和气溶胶是两个非常重要的影响因子，但其同时具有很强的不确定性。大气中的气溶胶粒子含量虽然很低，却扮演着十分重要的角色。它既可产生直接气候效应，又可以作为云的凝结核产生的间接气候效应。气溶胶粒子通过吸收和散射太阳辐射及地球的长波辐射而影响着局地、区域乃至全球的气候。因此，进行对流层气溶胶光学特性的测量已为各国所重视。激光雷达是云和气溶胶探测的有力工具，利用激光雷达探

2、测大气气溶胶及云的光学参数时空分布规律，具有系统稳定性强、测量跨度大、分辨率高等优点，并且可以进行长时间连续自动观测，因此该课题始终属于激光大气遥感领域的一个前沿性研究课题。本文概述了大气Mie散射激光雷达的发展进程及其应用现状，气溶胶探测的意义。介绍了一套自行研制的532nmMie米散射激光雷达系统，详细说明了该系统的工作原理、总体结构及其技术参数。研究了大气气溶胶探测激光雷达方程的数据反演方法。并在此基础上对自测的成都地区的实验数据进行处理和分析，通过对雷达观测资料反演，得到气溶胶消光系数廓

3、线。报道了应用Mie散射激光雷达探测云层的实验研究。使用改进的klett反演算法对所测雷达回波信号反演获得大气消光系数分布，进一步求出云层高度、厚四川大学硕士学位论文度及光学厚度。研究了云底高度和云层厚度在不同天气下的变化情况。获得了成都地区云层的一些重要信息。基于Mie散射激光雷达，对成都地区大气边界层结构随时间的变化特性进行了研究。首先，利用Mie散射激光雷达测量大气回波信号，由改进的Ⅺe仳算法反演获得大气后向散射系数，然后应用误差函数拟合法及参照位温廓线获得并分析了成都地区大气边界层高度以

4、及卷夹层厚度等信息。为进一步应用大气激光雷达研究大气气溶胶粒径分布等信息，建议使用532砌和627．6rim(拉曼激光)为光源，建立双波长Mie散射激光雷达，开展大气气溶胶和云粒子粒径分布等的探测与研究。关键词：Mie散射大气激光雷达气溶胶云大气边界层双波长Mie散射激光雷达I】四川大学硕士学位论文SUMMARYInvestigationsforCharacteristicsofCloudsandAtmosphericBoundaryLayerbyUsingMieLidarMajor：optic

5、sSpecialityPostgraduate：WangHongboSupervisor：Prof．YangJingguoAmongmanyfactorswhichinfluencethechangesofclimate，cloudandaerosolplaykeyrole．Buttheyalsohaveaverystrongindetermination．Althoughthecoutentoftheaerosolintheairisverylow,itplaysaveryimportantr

6、ole．Itcallproducethedirectweathereffect。ItCanalsoinfluencetheopticalcharacteristicsoftheclouds，producestheindirectweathereffect．Throughabsorbingandscatteringthesolarradiationandthelongwavelengthradiationoftheearth，theaerosolintroposphereaffectsregion

7、al，evenglobalclimate．Somanycountriestakethemeasmementoftheopticalcharacteristicsoftheaerosolintofullaccount．Lidarisapowerfulinstrumenttomeasmecloudandaeros01．WeCansurveytheopticalpropertiesoftheaerosolandthecloudswi也alidarsystem．Thesystemhasmuchadvan

8、tagesuchasstrongstability,largemeasurementspan，highresolutionandlong-termautomaticoperatiorL11lissubjectisalwaysaforelandfieldoftheatmosphericremotesensingoflaser．DevelopingprocessofLidaranditsapplicationstatusaresummarizedinthispaper．theimportantsig