大气消光系数反演方法参数优化及成都地区大气边界层特性研究

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1、四川大学硕b学位论文大气消光系数反演方法参数优化及成都地区大气边界层特性研究凝聚态物理专业研究生王治华指导教师杨经国教授气溶胶粒子在云雾、降水、大气辐射、大气光、电等大气物理过程中起着重要作用。它既可以通过吸收和散射太阳辐射来直接扰动地一气系统的辐射平衡，产生直接气候效应：又可以作为云的凝结核影响云的光学特性、云量以及云的寿命，产生间接气候效应。气溶胶粒子对太阳光的散射和吸收，会影响大气能见度，使可见距离缩短。另外，气溶胶中的固态粒子能够吸附大气中的微量气体，液态粒子能溶解微量气体，它们在化学反应后生成新的物质微粒，会造成严重的大气污染事件。因此，准确地了解各种类型

2、大气气溶胶的光学特性及其时、空分布对大气环境监测与控制具有十分重要的理论和实际意义。大气Mie散射激光雷达通过所发射激光束与微小的大气气溶胶粒子产生有效相互作用，由其所产生回波可以解析大气消光系数和后向散射系数，获得大气气溶胶时、空分布状况。Mie散射激光雷达具有高的空间分辨率，时间上可连续测量，强度测量精度高，使Mie散射大气激光雷达成为大气气溶胶探测与研究的重要手段。本文在大气Mie散射激光雷达回波信号Klett反演计算中发现，使用Mie散射激光雷达在阴、雾和翡三种天气状况下反演获得的气溶胶消光系数受气溶胶后向散射消光对数比取值影响很大。由于天气状况与大气能见度

3、相关，作者提出，根据天气状况确定气溶胶后向散射消光对数比参数。茸先，由天气状况估算大气能见度，进而由大气能吧度确定后向散射消光对数比取值。用此方洼求四川大学硕士学位论文解获得了大气气溶胶消光系数．在分析高斯型激光光束传输特性基础上，作者提出基于离轴发射高斯激光光束的Mie散射激光雷达回波信号近场校正方法．在大气近似均匀假定下，对近场区回波信号距离校正函数作高斯修正和二次曲线拟台，实现对发射激光束与接收望远镜视场交叠面积变化对回波信号影响的修正．实际计算表明，以此方法对Mie散射激光雷达回波近场信号进行修正，可获得与实际更为接近的大气气溶胶消光系数反演结果。在Mie散

4、射大气激光雷达的应用研究中，作者实测并分析了成都地区大气边界层结构随时间变化的特性。首先，通过测量和反演获得大气消光系数和后向散射系数；然后，应用SBH99拟合法获得大气边界层混合层高度及卷夹层厚度等参数，并将所得结果与探空气球探测结果比较，二者显示出较好的相关性：最后基于实测数据对成都地区大气边界层特性进行了初步分析，得到成都地区大气边界层的混合层高度较低，卷夹层厚度较薄，且随时间变化的趋势较缓慢的初步结论．本文研究结果对Mie散射大气激光雷达信号反演及实际应用，对成都地区大气环境监测和控制，对大气科学研究和气象预报具有重要意义。关键词：Mie散射激光雷达大气消光

5、系数大气边界层后向敦射消光对数比高斯光束回波近场信号修正四川大学硕士学位论文SI『]Mht▲RYInvestigationsforParametricOptimizationinInversionofLidarReturnSignalsandCharacteristicsofAtmosphericBoundaryLayeroverChengduMajor：condensedstatephysicsPostgraduate．WangZhihuaSupervis。r1．==：=、Prof．YangJingguoAtmosphericaerosolplaysaveryim

6、portantroleinphysicsandchemistryprocessesofatmosphere．ItCandirectlydisturbtheradiationbalanceoftheearth-airsystembyabsorbingandscatteringthesolarradiation,producesdirectlyclimateeffegLItc∞influencetheopdcalcharacteristics．quantitiesanddurationsofthecloudsascondense-cores，producesindire

7、ctlyclimateeffect．Theparticlesofaerosolcanreducetheatmosphericvisibilitythroughabsorbingandscatterin舀Moreover,aerosolcancauseseriousatmosphericpollutionbywayofabsorbing01"dissolvingtracegasofatmosphere．Soitisverysignificanttounderstandtheopticalcharacteristicsandsp砒ial-temporaldistri