基于拉曼激光雷達(dá)的大氣溫濕度同步探測(cè)與研究.pdf

1、溫度和濕度是表征大氣物理狀態(tài)的兩個(gè)重要參數(shù)。溫濕度變化嚴(yán)重影響著氣候、大氣動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)變化。全時(shí)段、廣領(lǐng)域的溫、濕度測(cè)量是建立常規(guī)大氣模型、研究大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律、預(yù)報(bào)天氣情況的基本要素。激光雷達(dá)大氣溫濕度探測(cè)為氣候研究、災(zāi)害預(yù)警提供了一種有效手段,具有很高的研究價(jià)值。
　　論文依據(jù)拉曼激光雷達(dá)溫濕度探測(cè)原理,重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有水汽探測(cè)拉曼激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及功能擴(kuò)展,增加溫度探測(cè)通道,設(shè)計(jì)了一套基于二向色鏡和超窄帶干涉濾光片的新型高效

2、拉曼分光系統(tǒng),同步獲得大氣分子和氣溶膠引起的米-瑞利散射信號(hào),氮?dú)夥肿雍退肿拥恼駝?dòng)拉曼散射信號(hào)以及氮?dú)夥肿拥母叩土孔訑?shù)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼散射信號(hào)的高效率提取,并實(shí)現(xiàn)對(duì)米-瑞利信號(hào)等雜散光的高抑制率。
　　依托西安理工大學(xué)激光雷達(dá)大氣遙感中心的激光雷達(dá)系統(tǒng)平臺(tái),搭建溫濕度同步探測(cè)拉曼激光雷達(dá)系統(tǒng),對(duì)西安地區(qū)夜間大氣氣溶膠、水汽數(shù)密度,大氣溫度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探測(cè)。在模擬探測(cè)方式下,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了分光系統(tǒng)對(duì)米-瑞利信號(hào)的抑制率可達(dá)7個(gè)數(shù)量級(jí)以上;通過

3、反演計(jì)算和誤差分析,結(jié)果表明高度3km以下的溫度測(cè)量誤差小于2K,相對(duì)濕度不確定度小于20％,表明了該拉曼激光雷達(dá)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)邊界層內(nèi)大氣溫度、濕度和氣溶膠的同步精細(xì)探測(cè)。
　　為提高系統(tǒng)的探測(cè)性能,分析了系統(tǒng)優(yōu)化方案,重新構(gòu)建大氣溫濕度同步探測(cè)拉曼激光雷達(dá)系統(tǒng),在激光器能量250mJ,望遠(yuǎn)鏡口徑600mm,累積時(shí)間為15分鐘,10000個(gè)脈沖累積平均且光子計(jì)數(shù)探測(cè)條件下,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探測(cè),結(jié)果表明系統(tǒng)探測(cè)能力得到顯著改善,在晴天天氣條