大气与环境光学学报 ›› 2023, Vol. 18 ›› Issue (1): 14-24.
汪惜今 1,2, 徐青山 1*, 范传宇 1,2,4, 程晨 3, 戚鹏 1,2,5, 徐赤东 1
收稿日期:
2021-04-15
修回日期:
2021-05-19
出版日期:
2023-01-28
发布日期:
2023-02-08
通讯作者:
E-mail: qshxu@aiofm.ac.cn
E-mail:qshxu@aiofm.ac.cn
作者简介:
汪惜今 (1996- ), 女, 安徽合肥人, 硕士研究生, 主要从事激光雷达大气探测方面的研究。E-mail: xijin@mail.ustc.edu.cn
基金资助:
WANG Xijin 1,2, XU Qingshan 1*, FAN Chuanyu 1,2,4, CHENG Chen 3, QI Peng 1,2,5, XU Chidong 1
Received:
2021-04-15
Revised:
2021-05-19
Published:
2023-01-28
Online:
2023-02-08
摘要: 为丰富整层大气气溶胶光学厚度测量手段, 提出了一种综合微脉冲激光雷达与地面能见度测量数据的探测 方法。该方法首先利用激光雷达数据反演得到气溶胶垂直消光系数廓线, 据此计算出气溶胶标高; 再利用能见度和 消光系数的关系得到近地面水平方向的消光系数; 最后, 将近地面消光系数和标高结合, 从而得到整层大气气溶胶光 学厚度。将该方法应用于合肥地区, 成功得到该地区整层大气气溶胶光学厚度的昼夜变化趋势, 验证了该方法的可 适应性。
中图分类号:
汪惜今, 徐青山, 范传宇, 程晨, 戚鹏, 徐赤东 . 激光雷达探测整层大气昼夜气溶胶光学厚度[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(1): 14-24.
WANG Xijin , XU Qingshan , FAN Chuanyu , CHENG Chen , QI Peng , XU Chidong . Lidar detection of diurnal variation of whole atmosphere aerosol optical depth[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2023, 18(1): 14-24.
[1] | Mao J T, Zhang J H, Wang M H. Summary comment on research of atmospheric aerosl in China [J]. Acta Meteorologica |
Sinica, 2002, 60(5): 625-634. | |
毛节泰, 张军华, 王美华. 中国大气气溶胶研究综述 [J]. 气象学报, 2002, 60(5): 625-634. | |
[2] | Chen H B, Fan X H, Xia X G. Review of satellite remote sensing of atmospheric aerosols and its applications in climate and |
environment studies [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2018, 42(3): 621-633. | |
陈洪滨, 范学花, 夏祥鳌. 大气气溶胶的卫星遥感及其在气候和环境研究中的应用 [J]. 大气科学, 2018, 42(3): 621-633. | |
[3] | Wang Z Z, Li J, Zhong Z Q, et al. LIDAR exploration of atmospheric boundary layer over downtown of Beijing in summer [J]. |
Journal of Applied Optics, 2008, 29(1): 96-100. | |
王珍珠, 李 炬, 钟志庆, 等. 激光雷达探测北京城区夏季大气边界层 [J]. 应用光学, 2008, 29(1): 96-100. | |
[4] | Zhou B, Zhang L, Jiang D M, et al. Analysis of aerosol optical depth over Lanzhou based on lidar measurement [J]. Journal of |
Arid Meteorology, 2013, 31(4): 666-671. | |
周 碧, 张 镭, 蒋德明, 等. 利用激光雷达观测资料研究兰州气溶胶光学厚度 [J]. 干旱气象, 2013, 31(4): 666-671. | |
[5] | Penndorf R. The vertical distribution of Mie particles in the troposphere [J]. Journal of Meteorology, 1954, 11(3): 245-247. |
[6] | Qiu J H, Zong X M, Zhang X Y. A study of the scaling height of the tropospheric aerosol and its extinction coefficient profile |
[J] | Journal of Aerosol Science, 2005, 36(3): 361-371. |
[7] | Fan W, Han Y, Wang Y, et al. Analysis on aerosol scale height measured at inland and coastal zone [J]. Infrared and Laser |
Engineering, 2006, 35(5): 532-535. | |
范 伟, 韩 永, 王 毅, 等. 内陆和沿海地区大气气溶胶标高的测量分析 [J]. 红外与激光工程, 2006, 35(5): 532-535. | |
[8] | Li C C, Mao J T, Liu Q H, et al. Research on the air pollution in Beijing and its surroundings with MODIS AOD products [J]. |
Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2003, 27(5): 869-880. | |
李成才, 毛节泰, 刘启汉, 等. 利用MODIS光学厚度遥感产品研究北京及周边地区的大气污染 [J]. 大气科学, 2003, 27(5): | |
86 | 9-880. |
[9] | Han Y, Fan W, Rao R Z, et al. Aerosol scale height of visible light-wave in experimentation study [J]. Journal of Atmospheric |
and Environmental Optics, 2006, 1(4): 33-40. | |
韩 永, 范 伟, 饶瑞中, 等. 可见光波段气溶胶标高的实验研究 [J]. 大气与环境光学学报, 2006, 1(4): 33-40. | |
[10] | Hu S X, Wang Z Z, Xu Q S, et al. Studies on methods for aerosol optical depth measurements by lidar [J]. Chinese Journal of |
Quantum Electronics, 2006, 23(3): 307-310. | |
胡顺星, 王珍珠, 徐青山, 等. 激光雷达测量大气气溶胶光学厚度方法研究 [J]. 量子电子学报, 2006, 23(3): 307-310. | |
[11] | Chen S S, Xu Q S, Xu C D, et al. Calculation of whole atmospheric aerosol optical depth based on micro-pulse lidar [J]. Acta |
Optica Sinica, 2017, 37(7): 17-25. | |
陈莎莎, 徐青山, 徐赤东, 等. 基于微脉冲激光雷达计算整层大气气溶胶光学厚度 [J]. 光学学报, 2017, 37(7): 17-25. | |
[12] | Spinhirne J D. Micro pulse lidar [J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1993, 31(1): 48-55. |
[13] | Fernald F G. Analysis of atmospheric lidar observations: Some comments [J]. Applied Optics, 1984, 23(5): 652. |
[14] | Han Y, Rao R Z, Wang Y J. Multi-wavelength spectral aerosol scale height in inshore in contrast with that in inland [J]. |
Spectroscopy and Spectral Analysis, 2009, 29(1): 33-37. | |
韩 永, 饶瑞中, 王英俭. 沿海和内陆地区多波长光谱气溶胶标高的比较分析 [J]. 光谱学与光谱分析, 2009, 29(1): 33-37. | |
[15] | Kunz G J, de Leeuw G. Inversion of lidar signals with the slope method [J]. Applied Optics, 1993, 32(18): 3249-3256. |
[16] | Liu H T, Ge Z Q, Wang Z Z, et al. Extinction coefficient inversion of airborne lidar detecting in low-altitude by Fernald |
iterative backward integration method (FIBIM) [J]. Acta Optica Sinica, 2008, 28(10): 1837-1843. | |
刘厚通, 葛占旗, 王珍珠, 等. 利用Fernald 迭代后向积分法反演低空探测机载激光雷达消光系数 [J]. 光学学报, 2008, 28 | |
(10) | : 1837-1843. |
[17] | Lü L H, Liu W Q, Zhang T S, et al. Two data inversion algorithms of aerosol horizontal distribution detected by MPL and |
error analysis [J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2015, 35(7): 1774-1778. | |
吕立慧, 刘文清, 张天舒, 等. 微脉冲激光雷达水平探测气溶胶两种反演算法对比与误差分析 [J]. 光谱学与光谱分析, | |
20 | 15, 35(7): 1774-1778. |
[18] | Lü L H, Liu W Q, Zhang T S, et al. A new micro-pulse lidar for atmospheric horizontal visibility measurement [J]. Chinese |
Journal of Lasers, 2014, 41(9): 224-228. | |
吕立慧, 刘文清, 张天舒, 等. 新型微脉冲激光雷达测量大气水平能见度 [J]. 中国激光, 2014, 41(9): 224-228. | |
[19] | Lu X Y, Li X B, Qin W B, et al. Retrieval of horizontal distribution of aerosol mass concentration by micro pulse lidar [J]. |
Optics and Precision Engineering, 2017, 25(7): 1697-1704. | |
鲁先洋, 李学彬, 秦武斌, 等. 微脉冲激光雷达反演气溶胶的水平分布 [J]. 光学 精密工程, 2017, 25(7): 1697-1704. | |
[20] | Nebuloni R. Empirical relationships between extinction coefficient and visibility in fog [J]. Applied Optics, 2005, 44(18): 3795- |
3804. | |
[21] | Yuan S, Xin Y, Zhou J. Lidar observations of the lower atmosphere in Hefei [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, |
20 | 05, 29(3): 387-395. |
袁 松, 辛 雨, 周 军. 合肥市郊低层大气的激光雷达探测研究 [J]. 大气科学, 2005, 29(3): 387-395. | |
[22] | Zhou J, Yue G M, Qi F D, et al. Optical properties of aerosol derived from lidar measurements [J]. Chinese Journal of |
Quantum Electronics, 1998, 15(2): 140-148. | |
周 军, 岳古明, 戚福第, 等. 大气气溶胶光学特性激光雷达探测 [J]. 量子电子学报, 1998, 15(2): 140-148. | |
[23] | Cheng H X, Wang W, Du W L, et al. Simulation of temporal and spatial variations and causes of aerosol scale height in Hebei |
Province [J]. Research of Environmental Sciences, 2015, 28(2): 190-197. | |
成贺玺, 王 卫, 杜玮璐, 等. 河北省气溶胶标高时空变化及其成因 [J]. 环境科学研究, 2015, 28(2): 190-197. |
[1] | 董鉴韬, 李正强, 谢一凇, 樊程, 洪津, 戴刘新, 顾浩然, 郑杨 . 基于GF-5(02) 卫星DPC数据的2022年春季陆表细粒子气溶胶光学厚度空间分布[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(4): 323-338. |
[2] | 翟颖超, 王涵, 赵梅如, 陈科, 李林森 . 山区气溶胶多角度偏振遥感地气解耦方法评估[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(4): 339-356. |
[3] | 孙二昌, 麻金继, 吴文涵, 杨光, 郭金雨, . Himawari-8气溶胶变分同化对PM2.5污染模拟的改进[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(1): 59-72. |
[4] | 陈晓敏, 张洪玮, 孙康闻, 吴松华, . 基于相干多普勒激光雷达的斜程湍流参数反演方法研究[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(1): 1-13. |
[5] | 黄冬, 李新, 张艳娜, 张允祥 . 全自动太阳光度计温控系统设计及测试[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(1): 73-81. |
[6] | 王雪林, 陈文忠∗. 亚北极太平洋气溶胶光学厚度与净初级生产力的变化特征及其相关性研究[J]. 大气与环境光学学报, 2022, 17(5): 558-569. |
[7] | 李 林, 张治国, 杜传耀, 韦 涛, 于丽萍, 范雪波∗. 多普勒测风激光雷达与 L 波段探空对比分析[J]. 大气与环境光学学报, 2022, 17(5): 494-505. |
[8] | 崔 桐, 陈相成, 戴光耀, 张洪玮, 王琪超, 吴松华, ∗. 高分辨率变焦式连续波测风激光雷达设计与实验[J]. 大气与环境光学学报, 2022, 17(4): 393-408. |
[9] | 蔡振锋, 李 丁∗, 黄海虹. 2021 年春季沙尘传输对徐州地区气溶胶演变影响分析[J]. 大气与环境光学学报, 2022, 17(4): 409-419. |
[10] | 郭 航, 邵 慧∗, 陈 杰, 何子辛, 曹 铮, 汪慧民, 颜 普. 基于高光谱激光雷达的滞尘叶片光谱特征分析[J]. 大气与环境光学学报, 2022, 17(4): 420-428. |
[11] | 冯 攀∗, 张站业, 丁红波, . 一种激光雷达探测模块控制电路的设计和制作[J]. 大气与环境光学学报, 2022, 17(4): 465-475. |
[12] | 陈 标, 吴 东, ∗. 基于CALIOP 和MODIS 的北极地区海雾检测研究[J]. 大气与环境光学学报, 2022, 17(2): 267-278. |
[13] | 杨 光, 麻金继, ∗, 孙二昌, 吴文涵, 郭金雨, 林锡文, . 2004–2018 年间中国区域气溶胶时空变化特征研究[J]. 大气与环境光学学报, 2021, 16(5): 443-456. |
[14] | 刘佳鑫, 云 龙, 邵士勇, 程雪玲, 宋小全, ∗. 深圳地区多普勒测风激光雷达的湍流观测[J]. 大气与环境光学学报, 2021, 16(5): 383-391. |
[15] | 王莉娜, 杨丽丽, ∗, 杨燕萍, 王 静, 陶会杰, 闭建荣. 基于多源资料的西北地区一次沙尘暴天气过程综合分析[J]. 大气与环境光学学报, 2021, 16(5): 392-403. |
阅读次数 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
全文 660
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
摘要 2317
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||