激光雷達(dá)在霧霾天氣氣溶膠光學(xué)特性探測(cè)中的應(yīng)用研究

郝孝智 李念 付亞平

摘要：大量氣溶膠聚集對(duì)環(huán)境造成較大隱患，為此提出激光雷達(dá)在霧霾天氣氣溶膠光學(xué)特性探測(cè)中的應(yīng)用。利用多波長(zhǎng)激光雷達(dá)探測(cè)霧霾天氣下的大氣后向散射信號(hào)，采用高速示波器將采集信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。利用計(jì)算機(jī)將其轉(zhuǎn)化為可處理的數(shù)據(jù)后，應(yīng)用激光雷達(dá)方程與光學(xué)厚度反演方法荻取隨高度變化的大氣消光系數(shù)與后向散射系數(shù)，并計(jì)算氣溶膠的激光雷達(dá)比，實(shí)現(xiàn)霧霾天氣氣溶膠光學(xué)特性探測(cè)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：該方法能夠從空間分辨率角度與大氣層角度分別計(jì)算得到氣溶膠的光學(xué)厚度，還能夠分析不同日期下的PM2.5/PM10污染情況。

關(guān)鍵詞：環(huán)境預(yù)測(cè)；霧霾天氣；氣溶膠；后向散射信號(hào)；光學(xué)厚度反演

中圖分類號(hào)：X705 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

由于受到環(huán)境影響，自然惡劣天氣與工業(yè)排放等現(xiàn)象均能夠產(chǎn)生氣溶膠，氣溶膠粒子的增多，造成大氣能見(jiàn)度下降，還能夠?qū)夂蛟斐捎绊憽Ｔ跁r(shí)間與空間上，氣溶膠存在較高變化，因此，對(duì)氣溶膠進(jìn)行深入研究，能夠更好地預(yù)測(cè)天氣變化。激光雷達(dá)能夠有效實(shí)現(xiàn)氣溶膠的觀測(cè)，同時(shí)，激光在發(fā)射時(shí)具有較多優(yōu)點(diǎn)，所以激光雷達(dá)具備較高的觀測(cè)性，通過(guò)激光雷達(dá)獲取精準(zhǔn)的氣溶膠變化，之后通過(guò)反演，可獲取其他關(guān)鍵的大氣參數(shù)值。

有較多學(xué)者對(duì)氣溶膠光學(xué)特性進(jìn)行了分析，例如林瑩晶等，通過(guò)AERONET數(shù)據(jù)分析方法，對(duì)城市氣溶膠光學(xué)特性進(jìn)行研究，該方法對(duì)北京城鄉(xiāng)大氣層的氣溶膠變化進(jìn)行分析，但該方法無(wú)法精準(zhǔn)獲取不同大氣層中的氣溶膠光學(xué)厚度，例如楊先逸等，通過(guò)天空輻射計(jì)觀測(cè)與反演分析氣溶膠光學(xué)特性，但通過(guò)該方法的觀測(cè)無(wú)法分析大氣上空的能見(jiàn)度變化，為此，文章研究激光雷達(dá)在霧霾天氣氣溶膠光學(xué)特性探測(cè)中的應(yīng)用，采用激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)霧霾天氣觀測(cè)，并利用反演方法實(shí)現(xiàn)氣溶膠光學(xué)特性分析。