1 中国科学院大气物理研究所 中层大气和全球环境探测重点实验室，北京 100029
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国极地研究中心 自然资源部极地科学重点实验室，上海 200136
4 武汉大学 电子信息学院，武汉 湖北 430072
5 山东省科学院海洋仪器仪表研究所，青岛 山东 266100
6 中国科学技术大学 中国科学院近地空间环境重点实验室，合肥 安徽 230026
7 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，武汉 湖北 430071
一套瑞利散射激光雷达已部署在南极中山站（69.4° S, 76.4° E）用于探测大气密度和温度。该激光雷达的光源为二倍频Nd:YAG脉冲激光器，重复频率30 Hz，单脉冲能量约400 mJ，同时使用一台0.8 m口径的垂直指向望远镜作为接收望远镜，可以探测平流层上层及中间层下层（USLM）区域的大气密度及温度廓线。在垂直分辨率为300 m，时间分辨率为30 min的情况下，由光子噪声引起的大气密度和温度测量不确定性分别小于1.5%和1 K。该激光雷达自2020年3月开始在中山站开展常规观测，有助于研究极区USLM区域的大气密度、温度的变化特征以及大气波动的传播特性。
Rayleigh scattering lidar atmospheric density and temperature Antarctica 瑞利散射激光雷达 大气密度和温度 南极 红外与激光工程
2021, 50(3): 20210010
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230036
3 脉冲功率激光技术国家重点实验室 (电子工程学院) , 安徽 合肥 230037
为研究中层大气分布情况, 采用自行研制的532 nm瑞利(Rayleigh)散射激光雷达, 对合肥地区(31.90 °N, 117.170 °E) 25～40 km高度范围内的大气密度和温度廓线分布进行观测。将瑞利散射激光雷达所测结果与NRLMSISE-00大气模型数据进行对比, 以验证瑞利散射激光雷达性能及数据处理方法的可靠性。通过数据对比得出, 在25～40 km高度范围内, 瑞利散射激光雷达获得的大气密度值与NRLMSISE-00大气模型密度值的比值为0.99～1.03; 瑞利散射激光雷达所测温度值与NRLMSISE-00大气模型数据的温度偏差均值约为2.8 K, 其中38 km以下两者温度偏差约为1.6 K。数据对比说明, 瑞利散射激光雷达观测值与NRLMSISE-00大气模型数据具有较一致的密度分布特征和温度分布特征, 瑞利散射激光雷达的观测结果能够较真实地反映合肥上空25～40 km高度范围内的大气密度和温度分布。
激光雷达 瑞利散射 大气密度 大气温度 lidar Rayleigh scattering atmospheric density atmospheric temperature 红外与激光工程
2017, 46(7): 0730003
1 国防科学技术大学, 湖南 长沙 410073
2 空间物理重点试验室, 北京 100076
3 北京八中高二(4)班, 北京 100033
4 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
5 中国科学院 合肥物质科学研究院, 安徽 合肥 230031
针对飞行器在轨飞行时高空大气密度波动剧烈、气动特性辨识难度大等特点, 提出了一种基于瑞利散射理论的成像激光雷达大气密度测量方法。利用气体分子的瑞利散射光强与分子密度成正比的特性, 通过分析电子倍增成像探测器(EMCCD)拍摄的测量流场区域内激光后向瑞利散射光柱, 得到了不同距离处高精度的在线大气密度数据。搭建了基于空间飞行器平台的大气密度在轨测量装置, 并对该装置进行了标定。结果表明, 所述方法对大气密度的测量精度不大于5%, 且具有非接触、时间分辨率高等特点, 因此在优化飞行器结构设计、提高气动辨识等方面具有良好的应用前景。
激光雷达 大气密度 瑞利散射 飞行器 lidar atmospheric density Rayleigh scattering spacecraft
中国科学院 安徽光学精密机械研究所 大气光学中心,安徽 合肥 230031
研制了一台瑞利-拉曼-米氏散射激光雷达,实现了对流层和平流层大气温度和密度的探测。作为多参数大气探测系统,该激光雷达也实现了夜间至25 km、白天至5 km高度气溶胶的探测能力;其中激光雷达是探测平流层气溶胶最有效的手段之一。利用该激光雷达对目前合肥地区对流层温度、平流层逆温现象、对流层和平流层气溶胶做了探测和分析,并给出若干典型结果。分析表明,该激光雷达数据可靠,可用于大气温度、密度、气溶胶的常规观测和分析研究。
激光技术 激光雷达 大气温度 气溶胶 大气密度
