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拉曼氣溶膠激光雷達測量范圍

氣溶膠顆粒物時空演化、邊界層高度、后向散射系數、消光系數、偏振系數、水汽混合比、粒子譜濃度、有效半徑、質量濃度、PM2.5、PM10時空演化等，滿足科研、氣象與環境預警等領域的大氣環境監測需求。

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拉曼氣溶膠激光雷達介紹

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拉曼-米散射激光雷達系統采用世界先進的激光雷達制造工藝，利用不同波段激光信號探測大氣氣溶膠、水汽等垂直闊線，可以實時探測能見度和云底高度等，結合3D掃描技術，可以探測污染物的濃度分布及來源。探測包括氣溶膠、能見度、水汽、火山灰、煙霧、污染來源、云底高度、邊界層高度、光學厚度、消光系數、后向散射系數、色比等；

其客戶遍布美國、中國、印度、歐洲、南亞、非洲和南美等地區，應用單位包括中國科1學院、美國氣象局、英國氣象局、韓國氣象局、空管局、歐空局、德國宇航中心、北京大學、南京大學等，應用領域包括氣象、環境、軍事等科研和應用等。

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[1,2],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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拉曼氣溶膠激光雷達特點

(1)分辨率高

激光雷達可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率。通常角分辨率不低于0.1mard也就是說可以分辨3km距離上相距0.3m的兩個目標(這是微波雷達無論如何也辦不到的),并可同時跟蹤多個目標;距離分辨率可達0.lm;速度分辨率能達到10m/s以內。距離和速度分辨率高,意味著可以利用距離--多譜勒成像技術來獲得目標的清晰圖像。分辨率高,是激光雷達的顯著的優點,其多數應用都是基于此。

(2)隱蔽性好、抗有源干擾能力強

激光直線傳播、方向性好、光束非常窄,只有在其傳播路徑上才能接收到，因此敵方截獲非常困難，且激光雷達的發射系統(發射望遠鏡)口徑很小,可接收區域窄，有意發射的激光干擾信號進入接收機的概率極低;另外，與微波雷達易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同，自然界中能對激光雷達起干擾作用的信號源不多，因此激光雷達抗有源干擾的能力很強,適于工作在日益復雜和激烈的信息1戰環境中。

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