拉曼—偏振激光雷达的云相态探测与识别
发布时间：2021-01-13 16:31
水是大气中唯一具有三种相变的成分。水汽通过冷凝形成液水和冰水,是成云致雨的主要原因。云是水滴和冰晶粒子的集合体,从而云成为大气活动中最不确定的因素。地球表面约百分之六十的面积被云覆盖,云在地球-大气的能量传输、水循环和气候调节过程中扮演着至关重要的角色。云的形成和降水对人类的生活具有非常深刻的影响,不同天气条件、不同厚度、不同相态的云对地球-大气辐射和水循环的影响程度是不同的。因此,对于云的结构参量和云的光学参量的探测和分析,一直是大气动力学和热力学研究的热门话题。激光雷达相较于其他大气探测手段,具有高时空分辨率、低成本的优点,已广泛用于大气参量的测量。目前对于云相态的探测,主要以偏振激光雷达为主,少数单位开展了拉曼激光雷达云中相态水的研究。本文将开展基于拉曼-偏振激光雷达的云相态探测和识别技术研究。论文首先进行了拉曼-偏振激光雷达系统的设计研究,对西安理工大学大气遥感研究中心现有的一套大气三相态水拉曼激光雷达系统进行了优化和升级。系统增加了偏振探测激光雷达子系统,采用双望远镜接收系统,实现拉曼激光雷达和偏振激光雷达的同步探测,为拉曼-偏振激光雷达的云相态联合分析提供技术支持。搭建了拉...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 偏振激光雷达探测云相态技术的发展
1.2.2 云中相态水探测技术的发展
1.3 论文主要研究内容
2 云相态的相关理论基础和探测技术
2.1 引言
2.2 云的分类
2.3 偏振激光雷达云中退偏特性和探测原理
2.3.1 云中粒子的退偏振特性
2.3.2 偏振激光雷达探测原理
2.4 拉曼激光雷达云中相态水探测原理
2.4.1 拉曼散射原理
2.4.2 云中相态水的特性
2.4.3 云中相态水的拉曼探测原理
2.5 紫外拉曼-偏振激光雷达系统
2.6 本章小结
3 基于偏振激光雷达的云参量探测反演与分析
3.1 引言
3.2 偏振激光雷达子系统的设计
3.3 偏振激光雷达子系统的标定
3.4 偏振激光雷达子系统的实验验证
3.5 基于偏振激光雷达的云参量反演方法与分析
3.5.1 云结构参量的反演方法与分析
3.5.2 云光学参量的反演方法与分析
3.6 本章小结
4 基于拉曼激光雷达的云中相态水的探测与反演
4.1 引言
4.2 基于线性方程组的相态水混合比的反演算法
4.3 云积分相态水含量的反演方法
4.4 基于拉曼激光雷达的云中相态水探测实验与分析
4.5 本章小结
5 拉曼-偏振激光雷达云相态的联合探测与分析
5.1 引言
5.2 典型天气条件下的拉曼-偏振激光雷达实验探测结果与分析
5.3 拉曼-偏振激光雷达连续探测实验结果
5.3.1 拉曼激光雷达同步探测结果
5.3.2 偏振激光雷达同步探测结果
5.4 拉曼-偏振激光雷达对云相态的同步联合分析
5.4.1 云相态的初步识别结果与分析
5.4.2 云中多参量的初步统计分析
5.5 本章小节
6 总结与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]洋面多层暖云的空间分布及垂直结构特征[J]. 齐麟,刘奇,尉钧博,丁于皓,邓淑梅. 中国科学技术大学学报. 2018(12)
[2]基于拉曼激光雷达的大气三相态水同步精细探测分光系统的设计与仿真分析[J]. 王玉峰,张晶,汤柳,王晴,高天乐,宋跃辉,狄慧鸽,李博,华灯鑫. 物理学报. 2018(22)
[3]基于地基微波辐射计反演的济南地区水汽及云液态水特征[J]. 张秋晨,龚佃利,王俊,张洪生. 气象与环境学报. 2017(05)
[4]基于小波去噪算法的全天时大气水汽拉曼激光雷达探测与分析[J]. 王玉峰,曹小明,张晶,汤柳,宋跃辉,狄慧鸽,华灯鑫. 光学学报. 2018(02)
[5]中国华北地区云垂直结构及云水含量卫星遥感研究[J]. 陈超,郭晓军,邱晓斌,孟辉. 气象与环境学报. 2015(05)
[6]考虑多次散射的卷云几何特征和光学特性反演方法[J]. 熊兴隆,刘雯箐,符超,蒋立辉. 红外与激光工程. 2015(09)
[7]黄土高原地区云垂直结构的激光雷达遥感研究[J]. 周天,黄忠伟,黄建平,李积明,闭建荣,张武. 干旱气象. 2013(02)
[8]偏振激光雷达探测的北京地区云的统计特性分析[J]. 路小梅,江月松. 地球物理学报. 2011(10)
[9]PML偏振激光雷达定标因子实验方法确定[J]. 王珍珠,刘博,王邦新,刘东. 大气与环境光学学报. 2009(06)
[10]双偏振雷达对一次水凝物相态演变过程的分析[J]. 程周杰,刘宪勋,朱亚平. 应用气象学报. 2009(05)
博士论文
[1]基于卫星及数值模式资料的云水凝物的气候特征分析和检验[D]. 衡志炜.中国科学技术大学 2013
[2]车载测风激光雷达性能优化和风场反演[D]. 刘秉义.中国海洋大学 2008
硕士论文
[1]基于拉曼激光雷达的大气三相态水同步探测技术研究[D]. 张晶.西安理工大学 2019
[2]水汽—云—气溶胶激光雷达偏振通道的设计与校正研究[D]. 张薇.中国海洋大学 2013
[3]云中液态水的探测研究[D]. 王慧娟.南京信息工程大学 2008
本文编号：2975195
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 偏振激光雷达探测云相态技术的发展
1.2.2 云中相态水探测技术的发展
1.3 论文主要研究内容
2 云相态的相关理论基础和探测技术
2.1 引言
2.2 云的分类
2.3 偏振激光雷达云中退偏特性和探测原理
2.3.1 云中粒子的退偏振特性
2.3.2 偏振激光雷达探测原理
2.4 拉曼激光雷达云中相态水探测原理
2.4.1 拉曼散射原理
2.4.2 云中相态水的特性
2.4.3 云中相态水的拉曼探测原理
2.5 紫外拉曼-偏振激光雷达系统
2.6 本章小结
3 基于偏振激光雷达的云参量探测反演与分析
3.1 引言
3.2 偏振激光雷达子系统的设计
3.3 偏振激光雷达子系统的标定
3.4 偏振激光雷达子系统的实验验证
3.5 基于偏振激光雷达的云参量反演方法与分析
3.5.1 云结构参量的反演方法与分析
3.5.2 云光学参量的反演方法与分析
3.6 本章小结
4 基于拉曼激光雷达的云中相态水的探测与反演
4.1 引言
4.2 基于线性方程组的相态水混合比的反演算法
4.3 云积分相态水含量的反演方法
4.4 基于拉曼激光雷达的云中相态水探测实验与分析
4.5 本章小结
5 拉曼-偏振激光雷达云相态的联合探测与分析
5.1 引言
5.2 典型天气条件下的拉曼-偏振激光雷达实验探测结果与分析
5.3 拉曼-偏振激光雷达连续探测实验结果
5.3.1 拉曼激光雷达同步探测结果
5.3.2 偏振激光雷达同步探测结果
5.4 拉曼-偏振激光雷达对云相态的同步联合分析
5.4.1 云相态的初步识别结果与分析
5.4.2 云中多参量的初步统计分析
5.5 本章小节
6 总结与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]洋面多层暖云的空间分布及垂直结构特征[J]. 齐麟,刘奇,尉钧博,丁于皓,邓淑梅. 中国科学技术大学学报. 2018(12)
[2]基于拉曼激光雷达的大气三相态水同步精细探测分光系统的设计与仿真分析[J]. 王玉峰,张晶,汤柳,王晴,高天乐,宋跃辉,狄慧鸽,李博,华灯鑫. 物理学报. 2018(22)
[3]基于地基微波辐射计反演的济南地区水汽及云液态水特征[J]. 张秋晨,龚佃利,王俊,张洪生. 气象与环境学报. 2017(05)
[4]基于小波去噪算法的全天时大气水汽拉曼激光雷达探测与分析[J]. 王玉峰,曹小明,张晶,汤柳,宋跃辉,狄慧鸽,华灯鑫. 光学学报. 2018(02)
[5]中国华北地区云垂直结构及云水含量卫星遥感研究[J]. 陈超,郭晓军,邱晓斌,孟辉. 气象与环境学报. 2015(05)
[6]考虑多次散射的卷云几何特征和光学特性反演方法[J]. 熊兴隆,刘雯箐,符超,蒋立辉. 红外与激光工程. 2015(09)
[7]黄土高原地区云垂直结构的激光雷达遥感研究[J]. 周天,黄忠伟,黄建平,李积明,闭建荣,张武. 干旱气象. 2013(02)
[8]偏振激光雷达探测的北京地区云的统计特性分析[J]. 路小梅,江月松. 地球物理学报. 2011(10)
[9]PML偏振激光雷达定标因子实验方法确定[J]. 王珍珠,刘博,王邦新,刘东. 大气与环境光学学报. 2009(06)
[10]双偏振雷达对一次水凝物相态演变过程的分析[J]. 程周杰,刘宪勋,朱亚平. 应用气象学报. 2009(05)
博士论文
[1]基于卫星及数值模式资料的云水凝物的气候特征分析和检验[D]. 衡志炜.中国科学技术大学 2013
[2]车载测风激光雷达性能优化和风场反演[D]. 刘秉义.中国海洋大学 2008
硕士论文
[1]基于拉曼激光雷达的大气三相态水同步探测技术研究[D]. 张晶.西安理工大学 2019
[2]水汽—云—气溶胶激光雷达偏振通道的设计与校正研究[D]. 张薇.中国海洋大学 2013
[3]云中液态水的探测研究[D]. 王慧娟.南京信息工程大学 2008
本文编号：2975195
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