1 浙江省气象科学研究所, 浙江 杭州 310008
2 安徽工业大学数理学院应用物理系, 安徽 马鞍山 243002
污染物区域间输送是大气环境研究的重点和难点。利用2012―2015年间浙江省污染程度较高的霾天气过程激光雷达观测数据，根据Mie散射理论和Fernald反演方法计算污染物垂直浓度，开展了高影响霾天气区域间污染物输送沉降特征定量研究。结果表明：(1) 浙江省高影响霾天气多发生于高压前部转高压控制的情况，高压前部利于外来污染物输入，而高压控制利于本地污染物累积；(2) 不同过程及同一过程不同时刻外来污染物输送高度、质量浓度、结构组成都不相同，污染物集中输送高度一般介于4.5～7.5 km之间，输入最大质量浓度一般介于450～1200 μg·m-3之间，输入污染物中粗颗粒物居多，污染物类型主要包括沙尘和城市污染物；(3) 个例分析表明，输入污染物仅有25%～35%沉降到近地面，重力和气温下降是影响沉降的重要原因，其中重力对粗颗粒物沉降作用更大，而气温下降对细颗粒物作用更大。
激光雷达 微波辐射计 Mie散射 输送 沉降 lidar microwave radiometer Mie scattering transport deposition 大气与环境光学学报
2023, 18(6): 541
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 安徽工业大学数理科学与工程学院, 安徽 马鞍山 243032
3 安徽医科大学药学院, 安徽 合肥 230032
采用高温热解五氧化二氮(N2O5)的方法,利用N2O5与NO3自由基之间的热平衡关系,通过腔衰荡光谱技术测量N2O5及NO3自由基的浓度。基于二氧化氮(NO2)与N2O5之间平衡可逆,探讨加热温度及NO2浓度变化对N2O5分解率的影响;考虑N2O5在测量系统中的损耗,经初步的量化分析得到进气效率为88%。通过Allan方差选取最佳积分时间,在外场测量条件下,优化系统的体积分数探测限为8.6×10
-12;通过分析进气效率、吸收截面及N2O5不完全热解等不确定性因素,估算得到整体测量误差约为±10%。在合肥郊区进行夜间大气实际监测,测量期间N2O5的浓度变化范围在(0.035~1)×10
-9之间,平均浓度为4.52×10
-10。该技术为实现大气中N2O5及NO3自由基的高灵敏度在线监测提供了有效途径。
大气光学 腔衰荡光谱技术 五氧化二氮 二极管激光 热解
1 安徽工业大学数理学院, 安徽 马鞍山 243002
2 安徽工业大学后勤与基建管理处, 安徽 马鞍山 243002
提出了一种机载激光雷达偏振探测方案，该方案去掉了传统方案中偏振探测的“瓶颈”通道垂直探测通道，能够减小532 nm非偏振探测通道和532 nm偏振平行探测通道在进行偏振探测时回波信号的差距，两通道回波信号的比例可人为调整。在与传统方案能量配置相同的情况下，加强了偏振探测通道的探测能力。这种方案能减小532 nm对卷云进行偏振测量时光电倍增管饱和的几率，降低激光器的能量配置，实现真正的532 nm与1064 nm双波长探测。
大气光学 机载激光雷达 偏振垂直探测通道 卷云 退偏比 激光与光电子学进展
2013, 50(4): 040103
1 安徽工业大学数理学院, 安徽 马鞍山 243002
2 安徽工业大学后勤与基建管理处, 安徽 马鞍山 243002
对两点标定法求解气溶胶消光后向散射比Sa(z)的可行性进行了研究。讨论了利用两点标定法反演气溶胶消光后向散射比的精度和两标定点之间距离的关系：当两点之间的距离大于1 km时，利用两点标定法得到的气溶胶消光后向散射比是可靠的。对比分析了两标定点间的距离大小及两种不同的迭代方法对两标定点之间气溶胶消光后向散射比反演结果的影响。并对两点标定法用于气溶胶消光后向散射比反演时，预先对反演结果进行误差估计的可行性进行了探讨。实际反演结果表明，利用两点标定法进行气溶胶消光后向散射比的反演，当两标定点之间的距离大于1 km且标定点的气溶胶消光系数的误差为5%时，反演得到两标定点之间气溶胶消光后向散射比的误差一般不会超过6%。
大气光学 气溶胶消光后向散射比 两点标定法 气溶胶消光系数 误差
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 大气光学重点实验室,合肥 230031
2 曲阜师范大学 激光研究所,山东 曲阜 273165
根据膜层理论给出了机载激光雷达回波信号垂直入射偏振棱镜时偏振平行分量透过率的数学解析表达式，定量分析了偏振棱镜对机载激光雷达回波信号平行分量透过率的影响，理论计算表明：棱镜晶体厚度、空气膜层厚度及棱镜结构角共同影响回波信号通过偏振棱镜的透过率；当回波信号波长为532 nm，利用1/2石英波片测得的偏振平行通道和偏振垂直通道的增益比k为1.2时，机载激光雷达偏振通道增益比k的真实值在1.003～1.463之间，若不考虑1/2波片对k值的影响，会给退偏振比反演带来较大的系统误差.
机载激光雷达 双折射器件 1/2波片 退偏比 Airborne lidar Birefringence device 1/2 retardation sheet Depolarization ratio
1 解放军汽车管理学院,安徽 蚌埠 233000
2 中国科学院 安徽光学精密机械研究所 国家大气光学重点实验室,合肥 230031
研制了一台偏振-米散射激光雷达,用于卷云和沙尘气溶胶后向散射光退偏振比的探测研究。介绍了偏振-米散射激光雷达的探测原理,叙述了偏振-米散射激光雷达的结构、技术参数、测量方法和数据处理方法。给出了偏振-米散射激光雷达对合肥市西郊上空卷云的结构、退偏振比垂直廓线以及光学厚度的典型探测结果,对这些结果进行了分析和讨论。初步探测结果表明,合肥西郊上空高度在6～10 km的卷云的退偏振比在0.2～0.5之间,该激光雷达可以对卷云进行有效的探测,能较好地反映卷云及其光学特性的时空分布。
偏振-米散射激光雷达 卷云 光学厚度 退偏比 探测 polarization Mie lidar cirrus cloud optical depth depolarization ratio observation
中国科学院 安徽光学精密机械研究所 大气光学重点实验室，合肥 230031
为了研究星载大气探测激光雷达的技术参量对其探测性能的影响，采用合适的大气模式和星载大气探测激光雷达设计参量，对其接收的大气后向散射回波信号和探测回波信号的信噪比进行了数值模拟计算；同时模拟分析了星载大气探测激光雷达对沙尘和卷云的探测能力。结果表明，星载大气探测激光雷达对气溶胶的探测水平分辨率应设置为75km，且仅夜晚的探测能力能够达到信噪比大于10的要求；对卷云和沙尘探测水平分辨率应设为7．5km。该结果为该星载大气探测激光雷达的研制提供参量设置的基本依据。
大气与海洋光学 星载大气探测激光雷达 数值模拟 信噪比 卷云 atmospheric and ocean optics spaceborne atmosphere sounding lidar numerical simulation signae-to-noise ratio(SNR) cirrus
中国科学院 安徽光学精密机械研究所 大气光学中心，合肥 230031
介绍了一台新型偏振－米散射激光雷达用于探测大气气溶胶和卷云的消光特性及偏振特性。为了验证激光雷达探测性能可靠性，采用了3种方法：一是对偏振－米散射激光雷达主要性能参量指标的测定；二是偏振－米散射激光雷达与同类激光雷达对比实验；三是偏振－米散射激光雷达与太阳辐射计探测光学厚度对比实验。实验验证了该系统性能稳定，对比实验探测结果基本一致，探测数据可靠。2007－02～2007－05，利用偏振－米散射激光雷达取得了合肥地区卷云退偏振比的观测结果。结果表明，卷云的退偏振比随高度增加而呈现上升趋势，在7km～12km高度范围内，退偏比在0．2～0．5之间，其平均值为0．36±0．06。
测量与计量 激光雷达 大气探测 可靠性 退偏振比 measurement and metrology lidar atmospheric sounding reliability depolarization ratio
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学中心，安徽 合肥 230031
2 中国科学院研究生院，北京 100039
根据SKYNET合肥站三年期间无云晴天4～50μm波段地表向上长波辐射Rlu和大气逆辐射Rld的观测资料，定量分析了大气逆辐射对草地下垫面地表温度的影响。结果表明：大气逆辐射对地表温度日平均值的影响程度在夏季最大、秋季次之、冬季最小，当地表比辐射率ε=0．98时，地表视温度与地表温度日平均差值全年在0．96～1．41K之间，7、8月份在1．3K以上；任何季节，大气逆辐射对地表温度日分布的影响幅值均在夜间大、白天小、中午前后最小，冬季影响最为显著，地表视温度与地表温度的差值T*－Ts均具有“V”型日分布特征；长波辐射比Rld／Rlu越大，大气逆辐射对地表温度的影响程度越大，得出了T*－Ts与长波辐射比以及地表比辐射率之间的定量统计关系。
大气逆辐射 草地 地表温度 地表视温度 地表比辐射率 downwelling atmospheric radiation grass land surface temperature apparent surface temperature land surface emissivity 大气与环境光学学报
2008, 3(6): 0407
中国科学院安徽光学精密机械研究所 大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
进行低空探测的机载激光雷达消光系数反演存在着标定点选取和标定值确定两大困难。Fernald迭代后向积分法能够在不利用其它辅助设备的情况下,找到进行低空探测机载激光雷达消光系数反演所需的标定点和标定值。利用Fernald迭代后向积分法和Palm et al.(2002)方法分别对青岛机载激光雷达实验数据进行处理,得到的两条消光系数廓线基本吻合。定量分析显示：利用Fernald迭代后向积分法进行机载激光雷达消光系数反演时,激光雷达比对消光系数反演结果影响很大; 标定点的消光系数值及迭代判据的取值对机载激光雷达消光系数反演的结果影响较小。Fernald迭代后向积分法为不用其它辅助设备进行低空探测的机载激光雷达消光系数反演提供了一种可行的范例。
应用光学 机载激光雷达 Fernald迭代后向积分法 衰减的后向散射系数 消光系数反演
