1 南京信息工程大学 大气物理学院，江苏 南京 210044
2 中国科学技术大学 地球与空间科学学院，安徽 合肥 230026
激光雷达拥有探测距离远、探测精度高、时空分辨率高、探测参数多样等优点，是大气探测的重要手段。对比常见的可见光波段激光雷达，1.5 μm大气探测激光雷达有独特优势，包括人眼安全、全光纤结构、穿透云雾能力强和昼夜连续探测等。2015年，世界首台单光子频率上转换气溶胶探测激光雷达诞生，实现了6 km距离高时空分辨率的气溶胶分布连续探测。在此之后，1.5 μm大气探测激光雷达在国内外迅速发展。按照探测方式区分，1.5 μm大气探测激光雷达进展分为直接探测激光雷达和相干探测激光雷达两类。直接探测激光雷达包括单光子频率上转换激光雷达、单光子频率上转换测风雷达、超导双频测风激光雷达、超导偏振激光雷达、多模单光子探测云激光雷达和单光子光谱遥感激光雷达。相干探测激光雷达包括偏振探测相干激光雷达、格雷编码相干测风激光雷达和大气多参数探测相干激光雷达。这些雷达的探测目标包括大气气溶胶（云）、能见度、偏振、风廓线、湍流耗散率、气体浓度、降水（雨滴谱），并且单台雷达拥有多参数同时探测的能力。
1.5 μm激光雷达 气溶胶和云 风廓线 湍流耗散率 气体浓度 雨滴谱 1.5 μm lidar aerosol and cloud wind profile TKEDR gas concentration raindrop size distribution 红外与激光工程
2021, 50(3): 20210079
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
风廓线雷达作为一种新型遥感设备，其回波信号包含丰富的湍流信息。提出了一种利用风廓线雷达回波信号反演动力湍流的方法，分析了对流层速度结构常数C2v的变化特征，并根据近地面速度湍流模型研究了对流层湍流速度脉动的特性。结果表明：1) 动力湍流强度随高度增加逐渐减弱，夜间减弱速度大于白天，且在边界层顶处C2v具有较明显的日变化特征；2) C2v与速度起伏方差σ2的对数值具有较好的线性关系，线性拟合度达0.896；3) 对流层湍流的速度脉动较弱，σ2量级在10-3~10-2 m2·s-2之间。
大气光学 大气湍流 动力湍流 速度结构常数 湍流耗散率 风廓线雷达 中国激光
2013, 40(12): 1213003
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
湍流对光在大气中的传播有重要影响。光波段折射率结构常数是描述湍流强度的物理量。通过风廓线雷达回波分析是研究湍流强度的新方法。利用风廓线雷达计算出湍流耗散率和平均风的垂直梯度，结合温度、气压等常规气象参数，可估算光波段折射率结构常数，计算的量级在10-18~10-13 m-2/3之间，符合实际情况，证明了方法的可行性。同时对不同等压面上压强梯度、温度梯度及湿度对折射率结构常数的影响进行了数值计算。结果表明，同一等压面上压强梯度改变对C2n影响很小，可忽略不计；而温度梯度改变对结果有较大影响，故对温度廓线的测量有较高的精度要求；相对湿度10%~90%的变化对光波段折射率结构常数的影响低于一个量级，因此在晴空大气条件下，湿度项可以忽略。
大气光学 折射率结构常数 风廓线雷达 位折射率梯度 湍流耗散率
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥230031
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
测量大气湿度廓线对短时天气预报和长期气候分析有重要意义。概述了目前探测大气湿度廓线的几种方法,指出了这些 方法存在的一些问题,突出了风廓线雷达测量大气湿度廓线的优越性。论述了风廓线雷达反演湿度廓线的理论,利用 合肥2009年9月29日三个时间段的风廓线雷达数据和探空数据,通过计算雷达测得的大气湍流耗散率和探空得到 的温度廓线,分析计算得到三个时刻的湿度廓线,能够得到比较可信的结果,显示利用风廓线雷达反演湿度廓线是可行的。
风廓线雷达 大气湿度 廓线 探空 湍流耗散率 wind profiler radar atmosphere humidity profile air sounding turbulent dissipation
中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 中国科学院 大气成分与光学重点实验室, 合肥 230031
从Airda16000低平流层风廓线雷达的谱宽出发, 扣除非湍流因素引起的谱宽加宽, 得到湍流对谱宽的贡献, 并计算出湍流耗散率。对对流层湍流耗散率的变化特征进行了分析, 得出结论: 对流层以下耗散率的量级在10-6~10-2 m2·s-3之间, 并且随高度增加而减小。在3 km以下, 晴空湍流耗散率具有明显的日变化特征, 中午逐渐增大, 在夜间和清晨偏小, 并且随着高度增加, 日变化规律随时间向后延迟; 3 km以上则不具有明显的日变化规律。耗散率的季节变化很突出, 不同季节耗散率随高度递减的程度有差异, 2008年夏季耗散率随高度的递减率为5.67%; 冬季耗散率随高度递减率为14.7%; 秋季分别为12.5%; 而09年春季递减率为11.5%。耗散率的变化可以反映出雷达的探测高度, 夏季雷达探测高度可达12 km; 冬季雷达探测高度很低, 仅为7 km; 春秋两季探测高度为8~10 km。
对流层 风廓线雷达 谱宽 湍流耗散率 troposphere wind profiler radar spectral width dissipation rate 强激光与粒子束
2010, 22(10): 2244
中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室 , 安徽 合肥230031
湍流动能耗散率(简称湍流耗散率)是表征湍流强弱的重要参数。利用风廓线雷达的谱宽估算湍流耗散率是研究湍流强度的一 种新方法。分析了airdar16000风廓线雷达的回波功率谱谱宽的影响因素,提取出湍流贡献的谱宽加宽,并由此计算湍流耗 散率。得出结论:湍流谱宽值在0.5 m[EQUATION]s[EQUATION]以内;在风廓线雷达的波束中,倾斜波束的谱宽值比垂直波束的谱宽值更可靠;利用 倾斜波束提取的谱宽计算得到的湍流耗散率的量级在10[EQUATION]m[EQUATION]s[EQUATION]到10[EQUATION]m[EQUATION]s[EQUATION]之间;湍流 耗散率的大小随着高度的增加而减小。结果同理论符合,证明该方法可行。
风廓线雷达 谱宽 湍流耗散率 wind profiler radar spectral width turbulent dissipation rate
