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纯转动拉曼激光雷达探测北京地区近地面大气温度

尚震 谢晨波 王邦新 谭敏 钟志庆 王珍珠 刘东 王英俭

尚震, 谢晨波, 王邦新, 谭敏, 钟志庆, 王珍珠, 刘东, 王英俭. 纯转动拉曼激光雷达探测北京地区近地面大气温度[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1030001-1030001(8). doi: 10.3788/IRLA201764.1030001
引用本文: 尚震, 谢晨波, 王邦新, 谭敏, 钟志庆, 王珍珠, 刘东, 王英俭. 纯转动拉曼激光雷达探测北京地区近地面大气温度[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1030001-1030001(8). doi: 10.3788/IRLA201764.1030001
Shang Zhen, Xie Chenbo, Wang Bangxin, Tan Min, Zhong Zhiqing, Wang Zhenzhu, Liu Dong, Wang Yingjian. Pure rotational Raman lidar measurements of atmospheric temperature near ground in Beijing[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(10): 1030001-1030001(8). doi: 10.3788/IRLA201764.1030001
Citation: Shang Zhen, Xie Chenbo, Wang Bangxin, Tan Min, Zhong Zhiqing, Wang Zhenzhu, Liu Dong, Wang Yingjian. Pure rotational Raman lidar measurements of atmospheric temperature near ground in Beijing[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(10): 1030001-1030001(8). doi: 10.3788/IRLA201764.1030001

纯转动拉曼激光雷达探测北京地区近地面大气温度

doi: 10.3788/IRLA201764.1030001
基金项目: 

国家863计划(2012AA120901);国家自然科学基金(41405032);中国科学院重点部署项目(KJZD-EW-TZ-G06-01-20);安徽省自主创新专项(12Z0104074)

详细信息
    作者简介:

    尚震(1988-),男,博士生,主要从事探测对流层温度方面的研究。Email:shangzhengd@163.com

  • 中图分类号: TN249

Pure rotational Raman lidar measurements of atmospheric temperature near ground in Beijing

  • 摘要: 对流层大气温度的垂直分布特征直接关联天气现象和大气污染物扩散,一直是气象和环境部门的重点观测对象。当前激光雷达技术已经成为探测对流层大气温度垂直分布和时间演变的有效手段。然而由于对流层中含有大量的气溶胶粒子,因此利用传统的振动拉曼和瑞利散射激光雷达技术测量大气温度具有一定的局限性,尤其是边界层内存在高浓度的气溶胶粒子会严重降低大气温度测量精度。采用纯转动拉曼激光雷达技术可有效降低气溶胶粒子对测量温度精度的影响。纯转动拉曼测温激光雷达的核心是分光单元设计,国内外研究普遍使用基于双光栅干涉仪的分光方法。文中将采用基于滤光片法的纯转动拉曼信号分光设计,相比而言该方法具有更高的分光效率,并且能够通过调节滤光片的角度改变激光雷达系统的灵敏度,操作更为简单。在中国科学院大气灰霾追因与控制先导专项支持下,该激光雷达与2014年11月安置在中国科学技术大学超级大气观测站。在亚太经济合作组织北京会议期间,展开大气环境测量试验。激光紫外波段能量约为200 mJ,频率为20 Hz,激光脉冲数为5 000发,空间分辨率为7.5 m。实验结果表明,在晴朗无云气溶胶浓度较小的天气条件下温度测量统计误差小于1.5 K,测量高度可达10 km,在7.5 km以下统计误差小于1 K;在有薄云或者轻度雾霾天气条件下,温度测量统计误差在3 K左右,测量有效高度通常在6~8 km,在4.8 km以下统计误差小于1 K。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-05
  • 修回日期:  2017-03-03
  • 刊出日期:  2017-10-25

纯转动拉曼激光雷达探测北京地区近地面大气温度

doi: 10.3788/IRLA201764.1030001
    作者简介:

    尚震(1988-),男,博士生,主要从事探测对流层温度方面的研究。Email:shangzhengd@163.com

基金项目:

国家863计划(2012AA120901);国家自然科学基金(41405032);中国科学院重点部署项目(KJZD-EW-TZ-G06-01-20);安徽省自主创新专项(12Z0104074)

  • 中图分类号: TN249

摘要: 对流层大气温度的垂直分布特征直接关联天气现象和大气污染物扩散,一直是气象和环境部门的重点观测对象。当前激光雷达技术已经成为探测对流层大气温度垂直分布和时间演变的有效手段。然而由于对流层中含有大量的气溶胶粒子,因此利用传统的振动拉曼和瑞利散射激光雷达技术测量大气温度具有一定的局限性,尤其是边界层内存在高浓度的气溶胶粒子会严重降低大气温度测量精度。采用纯转动拉曼激光雷达技术可有效降低气溶胶粒子对测量温度精度的影响。纯转动拉曼测温激光雷达的核心是分光单元设计,国内外研究普遍使用基于双光栅干涉仪的分光方法。文中将采用基于滤光片法的纯转动拉曼信号分光设计,相比而言该方法具有更高的分光效率,并且能够通过调节滤光片的角度改变激光雷达系统的灵敏度,操作更为简单。在中国科学院大气灰霾追因与控制先导专项支持下,该激光雷达与2014年11月安置在中国科学技术大学超级大气观测站。在亚太经济合作组织北京会议期间,展开大气环境测量试验。激光紫外波段能量约为200 mJ,频率为20 Hz,激光脉冲数为5 000发,空间分辨率为7.5 m。实验结果表明,在晴朗无云气溶胶浓度较小的天气条件下温度测量统计误差小于1.5 K,测量高度可达10 km,在7.5 km以下统计误差小于1 K;在有薄云或者轻度雾霾天气条件下,温度测量统计误差在3 K左右,测量有效高度通常在6~8 km,在4.8 km以下统计误差小于1 K。

English Abstract

参考文献 (17)

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