基于偏振激光雷达和CALIPSO对武汉上空沙尘气溶胶的观测研究

发布时间：2025-01-03 23:49

　　气溶胶主要是指悬浮于大气中的固体和液体颗粒物。它广泛地存在于大气中,不但会影响许多大气物理过程,同时还直接影响人们的健康和生存环境。气溶胶粒子对大气辐射平衡,大气的光、电等物理过程,以及云雾降水都有重要的影响。过度的开垦和放牧造成的水土流失,使地表的沙尘被对流抬升到大气中,对大气气溶胶总量产生很大贡献。亚洲沙尘是大气沙尘气溶胶的一个重要来源。本文利用多种仪器对输送到武汉上空的亚洲沙尘进行了长时间的观测。我们首先介绍了武汉大学偏振激光雷达系统,讨论了其关键部件的参数选取和调试方法。我们详细介绍了消光系数、体退偏振比和粒子退偏振比的计算方法并且进行了误差分析。此外,我们介绍了其他一些辅助观测设备。利用武汉大学偏振激光雷达2010年10月至2012年9月的观测,我们捕捉到了13个武汉上空的沙尘事件。同时,利用CALIPSO星载激光雷达、Aura OMI、太阳光度计、HYSPLIT模型和无线电探空仪作为辅助观测手段,我们对每个沙尘事件进行了全面探测,得到了沙尘气溶胶的垂直分布、光学特性?微物理特性以及沙尘羽水平方向上覆盖的范围。沙尘事件大部分出现在春冬两季,其中春季沙尘5次,冬季沙尘6次,其余两...

【文章页数】：105 页

【学位级别】：博士

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博士生自认为的论文创新点
摘要
Abstract
引言
第一章 大气气溶胶探测技术
    1.1 气溶胶介绍
    1.2 气溶胶的观测技术介绍
    1.3 激光雷达探测技术
        1.3.1 大气中的散射
        1.3.2 光波的偏振态
        1.3.3 沙尘的激光雷达观测
    1.4 本章小结
第二章 偏振激光雷达
    2.1 激光雷达方程
    2.2 偏振激光雷达系统
        2.2.1 布鲁斯特起偏器
        2.2.2 半波片
        2.2.3 窄带干涉滤光片
        2.2.4 偏振分光晶体
        2.2.5 线偏振片
        2.2.6 系统通道增益比定标起偏器
    2.3 气溶胶光学参数反演及误差分析
        2.3.1 消光系数和后向散射系数
        2.3.2 气溶胶后向散射和消光系数反演的误差分析
        2.3.3 体退偏振比和粒子退偏振比
        2.3.4 退偏振比的误差分析
    2.4 探测结果与初步分析
    2.5 本章小结
第三章 CALIPSO及其他辅助观测手段
    3.1 CALIPSO
        3.1.1 CALIOP雷达系统
        3.1.2 CALIOP数据描述
        3.1.3 CALIOP的沙尘气溶胶观测
    3.2 CE-318型太阳光度计
        3.2.1 CE-318仪器描述
        3.2.2 CE-318基本观测原理及参数反演
        3.2.3 CE-318的大气气溶胶观测
    3.3 Aura OMI
    3.4 HYSPLIT模型
    3.5 无线电探空仪
    3.6 本章小结
第四章 沙尘气溶胶的观测
    4.1 沙尘层的判定及基本参数
    4.2 沙尘事件
        4.2.1 春季事件
        4.2.2 冬季事件
    4.3 统计观测结果
    4.4 观测结果的讨论
        4.4.1 与其他观测的对比
        4.4.2 春季与冬季的结果对比
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
博士期间主要成果
致谢



本文编号：4022575