1 齐鲁工业大学(山东省科学院), 山东省科学院海洋仪器仪表研究所, 山东 青岛 266100
2 云南大学大气科学系, 云南 昆明 650091
2017年7月至8月,使用微脉冲激光雷达与小型气溶胶后向散射探空仪在昆明开展了一个月的气溶胶垂直结构联合观测实验。对比2种仪器同步观测方法与探测后向散射比结果的异同,分析激光雷达和后向散射探空仪测量获得的气溶胶垂直分布特征。探测结果表明,两者具有较好的一致性,在1~4 km高度范围内,排除云层干扰后,2种仪器后向散射比测量结果的相关系数为0.87,方均根误差为0.752;观测实验表明,研制的微脉冲激光雷达为连续探测气溶胶垂直结构演化过程提供了有效手段,融合后向散射仪探空数据,可以减少微脉冲激光雷达数据反演中的假设参数,开展两者联合观测具有一定应用价值。
遥感 微脉冲激光雷达 气溶胶 后向散射比 后向散射探空仪 激光与光电子学进展
2019, 56(13): 132801
1 中国科学院上海技术物理研究所，中国科学院空间主动光电技术重点实验室， 上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 脉冲功率激光技术国家重点实验室，合肥 230037
论证了马赫-曾德尔干涉仪对532 nm/354.7 nm大气后向散射的频谱分析性能。马赫-曾德尔干涉仪接收激光大气后向散射回波，通过测量双臂光路、正交偏振、四通道结构形成的干涉相位差和干涉对比度，计算大气的多普勒频移，以及大气气溶胶后向散射与气体分子后向散射的比值；发射脉冲激光器及其倍频器可以直接工作在多纵模状态下，大气的后向散射的频谱分析器可以不必与发射光中心频率锁定；给出同时探测大气的后向散射比分布廓线及大气风速的分析方法。马赫-曾德尔干涉仪作为大气后向散射的频谱分析器，若应用于高光谱分辨率激光雷达中，将成为一个性能优秀、前景广阔的大气分析装置。
马赫-曾德尔干涉仪 多普勒频移 干涉对比度 激光雷达后向散射比 Mach–Zehnder interferometer Doppler frequency shift interference contrast lidar backscatter ratio
1 安徽工业大学数理学院, 安徽 马鞍山 243002
2 安徽工业大学后勤与基建管理处, 安徽 马鞍山 243002
对两点标定法求解气溶胶消光后向散射比Sa(z)的可行性进行了研究。讨论了利用两点标定法反演气溶胶消光后向散射比的精度和两标定点之间距离的关系：当两点之间的距离大于1 km时，利用两点标定法得到的气溶胶消光后向散射比是可靠的。对比分析了两标定点间的距离大小及两种不同的迭代方法对两标定点之间气溶胶消光后向散射比反演结果的影响。并对两点标定法用于气溶胶消光后向散射比反演时，预先对反演结果进行误差估计的可行性进行了探讨。实际反演结果表明，利用两点标定法进行气溶胶消光后向散射比的反演，当两标定点之间的距离大于1 km且标定点的气溶胶消光系数的误差为5%时，反演得到两标定点之间气溶胶消光后向散射比的误差一般不会超过6%。
大气光学 气溶胶消光后向散射比 两点标定法 气溶胶消光系数 误差
解放军炮兵学院基础部物理教研室, 安徽 合肥 230031
高层卷云对天气和气候有着重要的影响,其消光后向散射比是它的一个重要光学特性。假设卷云上方和下方没 有气溶胶,只有大气分子,由激光雷达信号就可反演出卷云的透过率和光学厚度,进而算出卷云的消光后向散射比。 对美国汉普顿大学的532 nm通道激光雷达测量的卷云数据进行了分析,数据采集期间从2007年1月至10月,共选取 了光学厚度在0.081.5之间的798组卷云数据。计算结果表明:卷云高度主要分布在7 13.5 km之间;卷 云消光后向散射比平均值为21.4 sr,月季特征并不很明显,概率分布呈现出正态分布特征;光学厚度的概率分 布函数说明大部分为薄卷云。
高层卷云 消光后向散射比 激光雷达 光学厚度 high cirrus clouds lidar ratio lidar optical thickness
中国海洋大学海洋遥感研究所, 山东 青岛 266003
提出了一种多普勒激光雷达测风灵敏度实时测量的方法，解决测风时因气溶胶时空变化引入的灵敏度测不准问题。在多普勒测风激光雷达的接收系统中增加两个转动拉曼谱的接收通道，利用分光片和干涉滤光片分离提取大气的弹性散射谱和大气分子的转动拉曼谱，实时获取气溶胶后向散射比以测算灵敏度。系统采用532.25 nm波长的单纵模激光光源，探测出中心波长为531.3 nm和528.7 nm两个转动拉曼谱。对系统进行了数值计算和模拟分析，结果表明在脉冲能量300 mJ，望远镜口径270 mm的条件下，可实时获取低空对流层(5～8 km以下)的气溶胶后向散射比廓线，在线定标，提高了测风的准确度。
大气光学 激光雷达 转动拉曼光谱 气溶胶后向散射比 测风灵敏度 光学学报
2011, 31(s1): s100508
海军工程大学船舶与动力学院, 湖北 武汉430033
水雾系统对红外光谱有着强烈的衰减作用, 因此在**目标的各种制导对抗中被予以高度的关注。 以Mie散射理论为基础, 分析了粒子对红外光谱前向散射的聚集特性, 定义了近前向散射比, 并确定了在应用朗伯比尔定律时需修正的粒子尺度和散射半角的范围。 通过大量计算发现, 单独将粒子尺度和散射半角的乘积作为独立变量计算的视消光系数不够精确。 在中远红外波段, 前向散射附近的小角度内散射强度积分与粒子尺度和散射角都成正比, 若红外波长为定值, 则与粒子半径成正比。 最后根据前向散射规律给出了两个不单独以ｘ·θ为变量的经验计算公式, 使得对水雾消光的修正计算更加简便精确。
光散射 Mie理论 朗伯比尔定律 近前向散射比 修正因子 Light scattering Mie theory Lambert-Beer’s law Near forward scattering ratio Correction factor 光谱学与光谱分析
2010, 30(10): 2632
1 中国海洋大学 电子工程系,山东 青岛 266100
2 中国科学院 上海光学精密机械研究所 先进激光技术与应用系统实验室,上海 201800
3 中国海洋大学 海洋技术系,山东 青岛 266100
碘分子1107-1108吸收线之间有一个光谱透射率峰。基于该光谱透射率峰的碘分子滤波器对大气分子的瑞利散射有强烈的抑制作用,而对大气气溶胶的Mie散射影响较小。利用这种碘分子滤波器构成的高光谱分辨率激光雷达可以分离大气分子散射和气溶胶散射,从而能够测量大气后向散射比和大气风场。对测量原理和测量精度进行了详细推导,并利用合理的激光雷达和大气参数进行了计算机模拟。模拟结果表明,对于大气后向散射比的测量,夜晚大气高度25 km、白天8 km以下可以达到5%的精度;大气视线风速测量范围为±40 m/s,测量精度在夜晚大气高度5 km、白天4 km以下时优于5%。
大气光学 激光雷达 高光谱分辨率 碘分子滤波器 大气后向散射比
中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
为了研究合肥地区背景大气气溶胶的后向散射特性和偏振特性,利用2007年1月至2009年2月期间无 云晴天偏振激光雷达常规测量数据进行统计分析。结果表明: 合肥地区对流层中、上部气溶胶散射比和大气退偏振比具有明显的季节变化,其均值春季最大、 冬季次之、夏季再次、秋季最小;在春季由于非球形粒子增多, 使得其结果明显偏大。数据分析结果为低对流层米散射激光雷达测量数据反演提供参数选取 依据,并为特殊天气过程大气气溶胶结构层(沙尘层、污染层等) 的深入研究提供有用资料。
激光雷达 大气气溶胶 后向散射比 退偏振比 光学厚度 lidar aerosol backscatter ratio depolarization ratio optical depth
中国科学院,安徽光学精密机械研究所,大气光学研究中心,合肥,230031
介绍了一种综合利用能见度仪、微脉冲激光雷达和光学粒子计数器测量大气气溶胶折射率的新方法.首先使用能见度仪和激光雷达测量出大气气溶胶的消光系数和消光后向散射比,然后使用粒子计数器测量出粒子谱分布,结合气溶胶粒子折射率,根据球形粒子的米(Mie)散射理论,可以得到气溶胶消光系数和消光后向散射比.通过分析消光系数、消光后向散射比、粒子谱分布和折射率之间的关系,结合已知的消光系数和消光后向散射比,反演出大气气溶胶粒子的折射率.
大气气溶胶 粒子谱分布 消光系数 消光后向散射比 折射率
