[发明专利]一种激光雷达低层消光系数廓线校正方法

说明书

本发明公开了一种激光雷达低层消光系数廓线校正方法，先采用同时采用多轴差分吸收光谱仪与激光雷达分别测量出大气低层的气溶胶消光系数数据；然后分别对多轴差分吸收光谱仪与激光雷达所测量的气溶胶消光系数数据进行计算得到多轴差分吸收光谱仪测量的消光系数廓线数据、激光雷达测量的消光系数廓线数据；最后对多轴差分吸收光谱仪测量的消光系数廓线数据进行处理后作为多轴差分吸收光谱仪测量的大气消光系数廓线数据，对之前得到的激光雷达测量的消光系数廓线数据进行校正，得到校正后的激光雷达低层消光系数廓线。本发明具有方法简单、高效、能够减少低层消光廓线数据误差与减少测量成本等优点。

技术领域

本发明属于大气科学探测技术领域，具体涉及一种激光雷达低层消光系数廓线校正方法。

背景技术

气溶胶是指悬浮在大气中的固体或者液体颗粒物，对大气系统中起着重要作用。气溶胶粒子散射并吸收辐射，会对云的光学特性、寿命和形成产生影响。直接排放的烟尘颗粒，以及二次有机气溶胶的形成和凝结和气溶胶参与形成的有害气体会影响空气质量和人体健康。随着人类的生活水平的提高，由于人为因素产生的气溶胶总量增加，对我们生存环境产生了严重的危害。大部分气溶胶来源于地面，对流层中主要的气溶胶含量比例极高，因此底层和对流层的气溶胶含量很高，底层气溶胶含量对于大气中的云和物理化学过程产生很大的影响，以及在大气传输方面有很大影响。因此加强边界层和对流层低空的气溶胶分布和特性研究具有重要意义。目前，国内采用的气溶胶特性探测技术包括地基被动遥感的太阳光度计，以及卫星遥感探测，和主动的地基遥感激光雷达技术。激光雷达采用主动遥感的方式，因为其抗干扰能力强，激光波长短，发散角小，灵敏度和分辨率高的优点被广泛应用于大气气溶胶特性的研究。激光雷达相较太阳光度计可以探测大气气溶胶的垂直廓线信息，是一种有效的大气气溶胶探测方式。但是，激光雷达在探测大气气溶胶特性的过程中会因为系统本身的限制给测量结果造成无法避免的系统误差，例如由于激光雷达激光的发散角与望远镜接受视场部分重合时，发射激光仅有一部分被有效利用，称作激光雷达的几何重叠因子，由于这种系统误差会在探测的近距离处产生测量误差。在大气气溶胶消光特性廓线探测过程中，低层大气探测过程中会出现测量误差区，所以校正激光雷达低层消光廓线的误差对于研究气溶胶分布的特征具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种激光雷达低层消光系数廓线校正方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种激光雷达低层消光系数廓线校正方法，包括以下步骤：

步骤1、同时采用多轴差分吸收光谱仪与激光雷达分别测量出大气低层的气溶胶消光系数数据；

步骤2、分别对多轴差分吸收光谱仪与激光雷达所测量的气溶胶消光系数数据进行计算得到多轴差分吸收光谱仪测量的消光系数廓线数据、激光雷达测量的消光系数廓线数据；

步骤3、对多轴差分吸收光谱仪测量的消光系数廓线数据进行处理后作为多轴差分吸收光谱仪测量的大气消光系数廓线数据，对步骤2中得到的激光雷达测量的消光系数廓线数据进行校正，得到校正后的激光雷达低层消光系数廓线。

作为本发明的优选技术方案：步骤2中的激光雷达测量的消光系数廓线数据的计算方法为基于激光雷达测量出的大气低层的气溶胶消光系数数据，利用Fernald算法反演激光雷达所测得的气溶胶消光系数廓线数据，拟合出激光雷达测量的消光系数廓线数据。

作为本发明的优选技术方案：步骤2中的多轴差分吸收光谱仪测量的消光系数廓线数据的计算方法为基于多轴差分吸收光谱仪测量出的大气低层的气溶胶消光系数数据，利用最优估算方法与在大气辐射传输模式下，插值拟合得到多轴差分吸收光谱仪测量的消光系数廓线数据。

作为本发明的优选技术方案：步骤3的具体步骤如下：