激光雷达测气溶胶消光系数实验研究.doc

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激光雷达测气溶胶消光系数实验研究
摘要：大气气溶胶影响着天气和气候的变化，通过用激光雷达对水平大气中的气溶胶进展连续观测，得到大气气溶胶浓度的高度分布数据，用Klett法反演和斜率法得到了气溶胶消光系数数值并利用MATLAB程序用计算机对所得实验数据快速方便地直接得出出测量结果和图示。
关键词：气溶胶；激光雷达；探测；Klett反演算法；斜率法；消光系数；MATLAB
0 前言
本文为米散射激光雷达测大气气溶胶消光系数的研究报告，包含激光雷达的原理、斜率法等容。
大气气溶胶是指悬浮在大气中的固体和〔或〕液体微粒，气溶胶的围很广，如地面的扬尘、烟粒、微生物、植物的孢子和花粉以及水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子，都属于气溶胶。除了自然界自然产生的气溶胶粒子以外，人为排放到大气的污染气体等也会最终形成为气溶胶粒子。气溶胶粒子会直接和间接地影响着气候，通过吸收和散射太阳辐射以及地球的长波辐射而影响着地球和大气的辐射收支，凝结成核参与云的形成，从而影响到天气和气候的变化。[[] X君. 大气温度及气溶胶激光雷达探测技术研究[D]. 2008. 1.
]另外，大气气溶胶的浓度变化还会直接影响到人们的安康和生存环境[[] 盛裴轩, 毛节泰, 李建国等. 大气物理学[M].：大学，2003: 25-28.
]。
激光雷达是一种主动的遥感探测工具，已有多年的历史，已广泛应用于激光大气传输、全球气候预测、气溶胶辐射效应及大气环境等研究领域[[] 钟志庆，周军，戚福第等. 探测大气气溶胶消光系数的便携式米散射激光雷达[J].强激光与粒子束, 2003,15(12).
]。激光雷达探空方法是向大气中发射激光束〔微米波〕，利用大气中的气溶胶或大气分子为媒介，进展大气遥感探测。由于激光的波长较短且脉冲的宽度窄，故可进展全大气层的高精度及高时空分辨率探测。
数十年来，激光技术的不断开展为激光雷达大气气溶胶探测提供了所需要的光源。另一方面，信号探测和数据采集极其控制技术的开展使激光雷达在大气气溶胶的探测高度、空间分辨率、时间上的连续监测和测量精度等方面具有全面的优势，是其他探测手段不能比较的
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[[] 周军, 岳古明, 戚福第等. 大气气溶胶光学特性激光雷达探测[J]. 量子电子学报, 1998, 15(2).
]。
1 研究目的及背景
大气中，尘埃、烟雾、云团等气溶胶粒子对大气的化学过程、辐射平衡、气候变化乃至人们的日常生活都有着非常重要的影响。因此，对大气气溶胶粒子的光学特性的探测研究一直是大气科学、气象探测和环境保护的一项重要任务。
近年来，中国经济的飞速开展已受到全世界的关注。然而，这种快速的经济增长也伴随着社会体系的变革，高度的工业化和城市化造成许多气溶胶粒子和温室气体被排放到大气，带来了一系列的环境问题，对可持续开展有着严重的负面影响，同时对人们的日常生活和身体安康存在着严重的威胁。如何获取环境变化的第一手资料，准确地提供大气物性及其变化趋势，是当前环境测量领域的一项迫切任务。
激光雷达作为一种主动遥感探测工具，已广发用于大气气溶胶辐射效应、大气环境等研究领域[[] 毛敏娟, 吴永华, 戚福第等. 车载式1064nm和532nm双波长米散射激光雷达[J]. 强激光与粒子束,2005, 17(5):677-680.
]。在其探测高度、空间分辨率、时间上的连续监测和测量精度等方面具有的独到优势，是其他探测手段不能比的。利用激光雷达探测城区对流层气溶胶工作已在我国、、、那曲等局部地区开展，然而环境监测的数据信息还远远不够，对我国的大气环境状况的评估需