留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

扫描式气溶胶激光雷达研制与观测研究

陈超 王章军 宋小全 张涛 杜立彬 孟祥谦 刘兴涛 李先欣 李辉 庄全风 王秀芬

陈超, 王章军, 宋小全, 张涛, 杜立彬, 孟祥谦, 刘兴涛, 李先欣, 李辉, 庄全风, 王秀芬. 扫描式气溶胶激光雷达研制与观测研究[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1230009-1230009(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1230009
引用本文: 陈超, 王章军, 宋小全, 张涛, 杜立彬, 孟祥谦, 刘兴涛, 李先欣, 李辉, 庄全风, 王秀芬. 扫描式气溶胶激光雷达研制与观测研究[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1230009-1230009(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1230009
Chen Chao, Wang Zhangjun, Song Xiaoquan, Zhang Tao, Du Libin, Meng Xiangqian, Liu Xingtao, Li Xianxin, Li Hui, Zhuang Quanfeng, Wang Xiufen. Development and observational studies of scanning aerosol lidar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1230009-1230009(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1230009
Citation: Chen Chao, Wang Zhangjun, Song Xiaoquan, Zhang Tao, Du Libin, Meng Xiangqian, Liu Xingtao, Li Xianxin, Li Hui, Zhuang Quanfeng, Wang Xiufen. Development and observational studies of scanning aerosol lidar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1230009-1230009(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1230009

扫描式气溶胶激光雷达研制与观测研究

doi: 10.3788/IRLA201847.1230009
基金项目: 

国家自然科学基金(41405023);国家重点研发计划(2016YFC1400300);海洋公益性行业科研专项(201505031);山东省自主创新及成果转化专项(2014ZZCX06103);山东省自然科学基金(ZR2017QD009,ZR2015PD002,ZR2015PD007)

详细信息
    作者简介:

    陈超(1982-),男,助理研究员,硕士,主要从事大气激光雷达设计与应用方面的研究。Email:lidarcc@126.com

  • 中图分类号: TN958.98

Development and observational studies of scanning aerosol lidar

  • 摘要: 气溶胶在大气光学、大气辐射、大气化学、大气污染和云物理学等领域具有重要研究意义,是大气监测的重要要素。为了更好地研究大气气溶胶光学特性及其时空变化特征,山东省科学院海洋仪器仪表研究所研制了基于532 nm波长、单脉冲能量60J、可进行三维扫描测量的气溶胶激光雷达。主要介绍了激光雷达的结构设计、技术指标、探测原理、探测模式、观测实验与数据分析。通过激光雷达在青岛小麦岛海洋环境监测站的观测实验数据,分析了不同天气条件下的大气水平能见度,验证了时间-高度显示、距离-高度显示与平面-位置显示测量模式的有效性。通过多种观测模式的数据,利用Fernald方法反演了不同时刻的气溶胶消光系数,并分析了气溶胶与云光学特性的时空变化特征。探测结果表明:扫描式气溶胶激光雷达可以有效测量大气水平能见度,通过扫描系统可以获取不同方向的气溶胶性质分布特征从而扩展了其探测范围。多种探测模式相结合可以获取云、气溶胶和边界层时空变化特征。
  • [1] Liu Bingyi, Zhuang Quanfeng, Qin Hengguang, et al. Aerosol classification method based on high spectral resolution lidar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(4):0411001. (in Chinese)
    [2] Yan Qing, Hua Dengxin, Li Shichun, et al. Observations and productization of the micro-pulsed Mie scattering lidar system[J]. Chinese Journal of Quantum Electronics, 2013, 30(1):123-128. (in Chinese)
    [3] Xu Mengchun, Xu Qingshan. Effect of aerosol particle characteristic and vertical distribution on radiation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(2):0211002. (in Chinese)
    [4] Huang Xiaohu, Han Xiuxiu, Li Shuaidong, et al. Spatial and temporal variations and relationships of major air pollutants in Chinese cities[J]. Research of Environmental Sciences, 2017, 30(7):1001-1011. (in Chinese)
    [5] Zhang Junqiang, Xue Chuang, Gao Zhiliang, et al. Optical remote sensor for cloud and aerosol from space:past, present and future[J]. Chinese Optics, 2015, 8(5):679-698. (in Chinese)
    [6] Liu B Y, Esselborn M, Wirth M, et al. Influence of molecular scattering models on aerosol optical properties measured by high spectral resolution lidar[J]. Applied Optics, 2009, 48(27):5143-5154.
    [7] Chen Chao, Song Xiaoquan, Yan Baodong, et al. Case study of tropopause cirrus observed with lidar during 2011 spring in Beijing[J]. Journal of OptoelectronicsLaser, 2012, 23(11):2142-2148. (in Chinese)
    [8] Di H G, Hua H B, Cui Y, et al. Vertical distribution of optical and microphysical properties of smog aerosols measured by multi-wavelength polarization lidar in Xi'an, China[J]. Journal of Quantitative Spectroscopy Radiative Transfer, 2016(5):027.
    [9] He Tao, Hou Lujian, Lv Bo, et al. Study of accuracy of lidar inversion PM2.5 concentration[J]. Chinese Journal of Lasers, 2013, 40(1):206-211. (in Chinese)
    [10] Liu Q, He Q, Fang S, et al. Vertical distribution of ambient aerosol extinctive properties during haze and haze-free periods based on the Micro-pulse lidar observation in Shanghai[J]. Science of the Total Environment, 2016, 574(8):1502-1511.
    [11] Zhang Wanchun, Zhang Ying, Lv Yang, et al. Observation of atmospheric boundary layer height by ground-based lidar during haze days[J]. Journal of Remote Sensing, 2013, 17(4):981-992. (in Chinese)
    [12] Lv W Y, Yuan K E, Wei X, et al. A mobile lidar system for aerosol and water vapor detection in troposphere with mobile lidar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(4):0433001.
    [13] Bao Qing, He Junliang, Cha Yong, et al. Retrieval of aerosol extinction coefficient and optical thickness using varied lidar ratio[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 35(3):0301002. (in Chinese)
    [14] Han Daowen, Liu Wenqing, Zhang Yujun, et al. An algorithm for horizontal visibility based on lidar[J]. Laser Infrared, 2007, 37(12):1250-1252. (in Chinese)
    [15] Lv Lihui, Liu Wenqing, Lu Yihuai, et al. A new micro-pulse lidar for atmospheric horizontal visibility measurement[J]. Chinese Journal of Lasers, 2014, 41(9):0908005. (in Chinese)
    [16] Wang Xiaopeng, Song Xiaoquan, Chen Yubao, et al. Observation and validation of cloud layer structures from the mobile Doppler lidar and radiosonde during spring in Beijing[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 35(S):S201001. (in Chinese)
    [17] Dawson K W, Meskhidze N, Josset D, et al. Spaceborne observations of the lidar ratio of marine aerosols[J]. Atmospheric Chemistry Physics, 2015, 15(6):3241-3255.
    [18] Wang Dongxiang, Song Xiaoquan, Feng Changzhong, et al. Coherent Doppler lidar observations of marine atmospheric boundary layer height in the bohai and yellow sea[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 35(S):S101001. (in Chinese)
    [19] Yang T, Wang Z, Zhang W, et al. Boundary layer height determination from lidar for improving air pollution episode modeling:Development of new algorithm and evaluation[J]. Atmospheric Chemistry Physics, 2017, 17(1):6215-6225.
  • [1] 庄鹏, 谢晨波, 康宝荣, 刘建明, 夏小维.  全天时便携式户外型红外探测气溶胶激光雷达系统设计及应用 . 红外与激光工程, 2024, 53(3): 20230636-1-20230636-11. doi: 10.3788/IRLA20230636
    [2] 罗雄, 史悦, 范琪, 尹微, 彭涛, 赵培娥, 王柯, 周鼎富.  基于相干激光雷达气象多要素探测 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230138-1-20230138-10. doi: 10.3788/IRLA20230138
    [3] 王元祖, 孙东松, 韩於利, 郑俊, 赵一鸣.  大气模式对气溶胶光学参量反演及分类的影响研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220262-1-20220262-13. doi: 10.3788/IRLA20220262
    [4] 李路, 邢昆明, 赵明, 邓迁, 王邦新, 庄鹏, 施云.  探测气溶胶-水汽的拉曼-米散射激光雷达系统 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220484-1-20220484-11. doi: 10.3788/IRLA20220484
    [5] 杨彬, 莫祖斯, 刘海姣, 卜令兵.  大气探测激光雷达突变信号处理方法研究(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20211117-1-20211117-9. doi: 10.3788/IRLA20211117
    [6] 梅亮, 孔政, 林宏泽, 费若男, 成远, 宫振峰, 陈珂, 刘琨, 华灯鑫.  基于沙氏成像原理的激光雷达技术研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(3): 20210033-1-20210033-17. doi: 10.3788/IRLA20210033
    [7] 狄慧鸽, 华灯鑫.  底层大气探测激光雷达国内研究现状与进展(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(3): 20210032-1-20210032-10. doi: 10.3788/IRLA20210032
    [8] 张文娟, 吕波, 孙凤娟, 王治非, 吕晨, 付华轩, 李敏, 边萌.  气溶胶消光系数反演PM2.5质量浓度方法研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200367-20200367. doi: 10.3788/IRLA20200367
    [9] 何秦, 郑硕, 秦凯, 胡明玉, 张亦舒.  基于车载激光雷达走航观测的石家庄及周边地区气溶胶空间分布特征 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200353-20200353. doi: 10.3788/IRLA20200353
    [10] 赵曰峰, 高静, 潘杰, 王旭, 张玉容, 李辉, 王艳琪, 段孟君, 岳伟伟, 蔡阳健, 许化强, 王晶晶.  基于激光雷达的区域大气颗粒物探测 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200324-20200324. doi: 10.3788/IRLA20200324
    [11] 陈鹏, 赵继广, 宋一铄, 王燊.  气溶胶环境下FMCW与脉冲激光探测性能对比 . 红外与激光工程, 2020, 49(6): 20190399-1-20190399-10. doi: 10.3788/IRLA20190399
    [12] 滕曼, 庄鹏, 张站业, 李路, 姚雅伟.  大气气溶胶污染监测中应用的新型全天时户外型拉曼-米散射激光雷达系统 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706001-0706001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0706001
    [13] 张青松, 侯再红, 谢晨波.  户外型探测臭氧和气溶胶激光雷达系统研制 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706008-0706008(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0706008
    [14] 张世国, 方海涛, 汪玮, 王敏, 王毛翠, 刘振.  基于积分球分光与接收的透射式能见度测量系统 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1017003-1017003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1017003
    [15] 杨辉, 赵雪松, 孙彦飞, 王铁栋, 叶结松.  荧光偏振短距激光雷达测量生物战剂/气溶胶 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1030004-1030004(8). doi: 10.3788/IRLA201767.1030004
    [16] 冯帅, 蒋立辉, 熊兴隆, 马愈昭.  含有突变信号的激光雷达能见度反演 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 330001-0330001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0330001
    [17] 吕炜煜, 苑克娥, 魏旭, 刘李辉, 王邦新, 吴德成, 胡顺星, 王建国, 马振富.  对流层气溶胶和水汽的车载激光雷达系统的探测 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 330001-0330001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0330001
    [18] 曹开法, 黄见, 胡顺星.  边界层臭氧差分吸收激光雷达 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2912-2917.
    [19] 李浩, 陈晓颖, 单陈华, 唐丽萍.  雾和气溶胶的光学特性对前向散射和总散射能见度仪性能的影响 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1568-1574.
    [20] 郭豪, 邱琪, 马娜, 刘艳芳.  不同能见度下激光测距仪最大测程的数值算法 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3330-3334.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  586
  • HTML全文浏览量:  77
  • PDF下载量:  79
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-05
  • 修回日期:  2018-08-15
  • 刊出日期:  2018-12-25

扫描式气溶胶激光雷达研制与观测研究

doi: 10.3788/IRLA201847.1230009
    作者简介:

    陈超(1982-),男,助理研究员,硕士,主要从事大气激光雷达设计与应用方面的研究。Email:lidarcc@126.com

基金项目:

国家自然科学基金(41405023);国家重点研发计划(2016YFC1400300);海洋公益性行业科研专项(201505031);山东省自主创新及成果转化专项(2014ZZCX06103);山东省自然科学基金(ZR2017QD009,ZR2015PD002,ZR2015PD007)

  • 中图分类号: TN958.98

摘要: 气溶胶在大气光学、大气辐射、大气化学、大气污染和云物理学等领域具有重要研究意义,是大气监测的重要要素。为了更好地研究大气气溶胶光学特性及其时空变化特征,山东省科学院海洋仪器仪表研究所研制了基于532 nm波长、单脉冲能量60J、可进行三维扫描测量的气溶胶激光雷达。主要介绍了激光雷达的结构设计、技术指标、探测原理、探测模式、观测实验与数据分析。通过激光雷达在青岛小麦岛海洋环境监测站的观测实验数据,分析了不同天气条件下的大气水平能见度,验证了时间-高度显示、距离-高度显示与平面-位置显示测量模式的有效性。通过多种观测模式的数据,利用Fernald方法反演了不同时刻的气溶胶消光系数,并分析了气溶胶与云光学特性的时空变化特征。探测结果表明:扫描式气溶胶激光雷达可以有效测量大气水平能见度,通过扫描系统可以获取不同方向的气溶胶性质分布特征从而扩展了其探测范围。多种探测模式相结合可以获取云、气溶胶和边界层时空变化特征。

English Abstract

参考文献 (19)

目录

    /

    返回文章
    返回