激光雷达在雾霾天气气溶胶光学特性探测中的应用研究

郝孝智 李念 付亚平

摘要：大量气溶胶聚集对环境造成较大隐患，为此提出激光雷达在雾霾天气气溶胶光学特性探测中的应用。利用多波长激光雷达探测雾霾天气下的大气后向散射信号，采用高速示波器将采集信息传输到计算机中。利用计算机将其转化为可处理的数据后，应用激光雷达方程与光学厚度反演方法荻取随高度变化的大气消光系数与后向散射系数，并计算气溶胶的激光雷达比，实现雾霾天气气溶胶光学特性探测。经实验验证：该方法能够从空间分辨率角度与大气层角度分别计算得到气溶胶的光学厚度，还能够分析不同日期下的PM2.5/PM10污染情况。

关键词：环境预测；雾霾天气；气溶胶；后向散射信号；光学厚度反演

中图分类号：X705 文献标志码：B

前言

由于受到环境影响，自然恶劣天气与工业排放等现象均能够产生气溶胶，气溶胶粒子的增多，造成大气能见度下降，还能够对气候造成影响。在时间与空间上，气溶胶存在较高变化，因此，对气溶胶进行深入研究，能够更好地预测天气变化。激光雷达能够有效实现气溶胶的观测，同时，激光在发射时具有较多优点，所以激光雷达具备较高的观测性，通过激光雷达获取精准的气溶胶变化，之后通过反演，可获取其他关键的大气参数值。

有较多学者对气溶胶光学特性进行了分析，例如林莹晶等，通过AERONET数据分析方法，对城市气溶胶光学特性进行研究，该方法对北京城乡大气层的气溶胶变化进行分析，但该方法无法精准获取不同大气层中的气溶胶光学厚度，例如杨先逸等，通过天空辐射计观测与反演分析气溶胶光学特性，但通过该方法的观测无法分析大气上空的能见度变化，为此，文章研究激光雷达在雾霾天气气溶胶光学特性探测中的应用，采用激光雷达实现雾霾天气观测，并利用反演方法实现气溶胶光学特性分析。