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拉曼氣溶膠激光雷達探測原理
光波的物理量可由強度、波長（頻率）、相位、偏振態及指向性等來表示。光與物質相互作用主要表現為吸收及散射現象，按作用機理可以分為氣溶膠等顆粒物引起的米氏散射，大氣分子及原子等引起的瑞利散射、拉曼散射、熒光及共振散射和吸收等現象。通過對各種散射機理及效果進行分析，可以探測物質的物理及化學信息。大氣探測激光雷達工作原理與微波雷達相似。一般采用脈沖激光器作為發射源，向大氣中發射一束具有高指向性、高能量的窄脈沖寬度的激光束，米散射激光雷達，通過望遠鏡收集大氣中物質產生的后向散射光，并對散射光進行光譜分析，剔除雜散光信號，經光電轉換后獲得電信號，由計算機進行數據采集、信號分析及數據反演即可得到所需大氣參數或信息。
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拉曼氣溶膠激光雷達
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首先明白一下激光雷達，激光雷達是以激光為光源，通過探測激光與被探測無相互作用的光波信號來遙感測量的．使用振動拉曼技術進行測量的激光雷達技術即為拉曼激光雷達，主要用于大氣遙感測量。拉曼激光雷達屬于遙感技術的一種。
大氣拉曼氣溶膠激光雷達
大氣氣溶膠的氣候強迫是目前氣候變化因素中不確定性大的一項。氣溶膠的光學特征直接影響大氣輻射過程，也可以通過在微物理過程中與云-降水的相互作用間接影響輻射過程。有必要對氣溶膠光學和微物理參數進行實時連續監測，降低氣溶膠輻射強迫在天氣和氣候模式中的不確定性。本研究利用多波段Raman激光雷達(355、532和1064nm)對北京上空氣溶膠進行了連續觀測，建立了光學參數的自動算法[1，米散射激光雷達總代理，2]，米散射激光雷達多少錢，并在此基礎上提出了環境氣溶膠微物理參數的3波段Raman激光雷達反演算法[3，4]。實現了對北京上空氣溶膠光學和微物理參數垂直分布的實時監測反演。2016年12月至今，在北京大學(39.99N，116.31E)校內樓頂，利用北京大學環境科學系及國家重點實驗室的一臺多波段Raman激光雷達，對北京上空氣溶膠進行了連續觀測。利用觀測得到的米散射和Raman散射信號，建立了355、532和1064nm后向散射系數及355nm消光系數的自動反演算法，得到了北京地區上空氣溶膠光學特征。根據6S輻射傳輸模式中氣溶膠模型，假設北京上空氣溶膠由黑炭型(Soot)、可溶型(Water Soluble)和沙塵型(Dust)組合構成，各類型氣溶膠均假設為對數正態分布;利用T-matrix米散射模型，計算三種氣溶膠的光學參數(355、532和1064nm后向散射系數和355nm消光系數)制作查算表，查算表變量包括三種氣溶膠數濃度(N1，N2，N3)和可溶性氣溶膠中心粒徑(rg)。對比光學參數的觀測值和模擬值，得到三種氣溶膠數濃度和可溶型氣溶膠中心粒徑的優解，進而計算氣溶膠微物理參數(有效半徑、表面積濃度、體積濃度和復折射指數)，個例和統計分析表明結果合理。
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第7年
