拉曼-米激光雷达污染环境下气溶胶散射系数反演
2021-06-01张寅超何敬玺陈思颖郭磐陈和
北京理工大学学报 2021年5期
张寅超,何敬玺,陈思颖,郭磐,陈和
(北京理工大学 光电学院,北京 100081)
气溶胶对地球辐射收支、云的形成、全球气候甚至人类健康均有着深远的影响[1-3].气溶胶散射系数,尤其是后向散射系数和消光系数是理解和评估气溶胶的重要参考标准.拉曼-米激光雷达作为一种有效的气溶胶遥感探测手段,通过结合弹性散射与全转动拉曼散射信号,可实现在不需要任何常数假设的前提下反演出气溶胶后向散射系数[4].在此基础上,WANG等[5]提出一种构建伪拉曼信号的方法,能够有效消除由于工程上仅能实现部分拉曼光谱采集的限制而引起的计算误差.
拉曼-米激光雷达的关键技术在于对弹性回波光的抑制,这可以通过应用滤光片、光谱仪或二者结合的方式实现[6-8].但在实际污染大气环境下,由于对流层底部聚集大量气溶胶粒子,导致弹性回波光的强度超过激光雷达系统固有的抑制比限制,过强的弹性光将泄漏进入拉曼光通道,造成近地面区域的拉曼信号发生畸变.出于供暖和其他季节性气候原因,此类情况在北方冬季十分常见,对应的反演结果也势必会引入误差[9-10].
此外,反演气溶胶需用到大气分子后向散射结果.目前通用方法为套用标准大气模型,但根据空气污染条件下对流层底部的实际情况来看,此时的大气温度往往不同于模型中随高度呈标准的线性递减,而是在一定高度范围内保持相对稳定,温度随高度增大缓慢降……
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