振轉動拉曼雷射雷達探測邊界層大氣溫度的方法研究

《振轉動拉曼雷射雷達探測邊界層大氣溫度的方法研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由曹開法擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：振轉動拉曼雷射雷達探測邊界層大氣溫度的方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：曹開法
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

大氣溫度是大氣物理、天氣預報以及大氣環境研究中一個重要的氣象參數。雷射雷達在大氣溫度探測精度和空間解析度上的優勢使其成為研究的熱點。但純轉動拉曼雷射雷達在對流層特別是邊界層和雲層中由於受到氣溶膠散射信號的干擾，以及用探空數據進行定標的方法存在很多弊端，使得大氣溫度雷射雷達的套用受到了很大的限制。我們提出了用大氣振轉拉曼譜線來反演大氣溫度的方法，該方法可以有效避免彈性散射信號的干擾，提高雷射雷達的探測精度。同時提出了一種水平定標的方案，採用時間序列上的水平測量信號對雷射雷達系統常數進行定標。通過對新的探測方法和標定方法的研究，提高雷射雷達大氣溫度探測結果的可靠性和雷射雷達的實用性。將雷射雷達溫度反演結果與微波輻射計、探空氣球數據進行比較研究，證明雷射雷達溫度探測結果的特點，為採用雷射雷對大氣溫度廓線進長期觀測和大氣溫度分布，逆溫層結構以及雲內溫度結構等研究提供新的探測手段並奠定研究基礎。

結題摘要

大氣溫度是大氣物理、天氣預報以及大氣環境研究中一個重要的氣象參數。雷射雷達在大氣溫度探測精度和空間解析度上的優勢使其成為研究的熱點。我們提出了用大氣振轉拉曼譜線來反演大氣溫度的方法，該方法可以有效避免彈性散射信號的干擾，提高雷射雷達的探測精度。同時提出了一種水平定標的方案，採用時間序列上的水平測量信號對雷射雷達系統常數進行定標。通過對新的探測方法和標定方法的研究，提高雷射雷達大氣溫度探測結果的可靠性和雷射雷達的實用性。針對振轉溫度敏感度、晴朗天氣和有雲情況下測量精度的模擬計算、大氣溫度反演分析、定標常數的誤差分析等進行了理論研究和分析。對比試驗研究表明：雷射雷達雷達和無線電探空儀測量的溫度廓線表現了較好的一致性，在4km以下誤差在1K左右。標定實驗研究表明：系統常數a和b的整體變化基本上處於-1%~1%之間，所以平均偏差基本上趨於-3~3K之間。研究表明採用雷射雷對大氣溫度廓線進長期觀測和大氣溫度分布，逆溫層結構以及雲內溫度結構等研究提供新的探測手段並奠定研究基礎。