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激光雷达探測整层大气昼夜气溶胶光学厚度

大气与环境光学学报 2023年 14-24页

作者：汪惜今徐青山范传宇程晨戚鹏徐赤东皖西学院电气与光电工程学院中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所基础科学研究中心中国科学技术大学安徽建筑大学电子信息工程学院中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室

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... 详细信息

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。

关键词：气溶胶光学厚度气溶胶标高激光雷达能见度

激光雷达遥感地表气溶胶消光吸湿因子及其对波长的依赖特性

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光学学报 2016年第6期36卷 19-27页

作者：伯广宇李爱悦徐赤东中国科学院合肥物质科学研究院合肥技术创新工程院安徽合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心安徽合肥230031

介绍了一种在开放大气环境下、利用水平探测的双波长-偏振米氏散射激光雷达遥感地表气溶胶消光吸湿增长因子的新方法。在激光雷达垂直观测气溶胶吸湿性质相关研究报道的数据筛选方法的基础上,利用消光系数与实测相对湿度(RH)之间的强相... 详细信息

介绍了一种在开放大气环境下、利用水平探测的双波长-偏振米氏散射激光雷达遥感地表气溶胶消光吸湿增长因子的新方法。在激光雷达垂直观测气溶胶吸湿性质相关研究报道的数据筛选方法的基础上,利用消光系数与实测相对湿度(RH)之间的强相关性,以及实测的粒子质量浓度和粒子退偏振比的变化规律作为判据,说明吸湿增长作用是引起地表气溶胶消光系数增大的主要原因。相比于激光雷达垂直方法观测气溶胶吸湿性质,该筛选过程更加严格地约束了激光雷达水平观测吸湿性质的筛选判据,且对气象条件的约束相对简单。利用筛选得到的有效数据,计算得到气溶胶消光吸湿增长因子,并分析其对波长的依赖特性。观测结果表明,在开放大气条件下,合肥地区粒子谱分布可能会出现单模态、双模态甚至多模态的复杂情况,导致Angstrom波长指数与相对湿度之间的变化规律表现为正相关、负相关和不相关3种结果;同样也导致短波的气溶胶消光吸湿增长因子弱于、等于或强于长波的气溶胶消光吸湿增长因子的多样性现象。

关键词：大气光学气溶胶激光雷达消光系数 Angstrom波长指数吸湿增长因子波长依赖特性

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微脉冲激光雷达数据采集系统研制

微脉冲激光雷达数据采集系统研制

作者：徐赤东西安电子科技大学

学位级别：硕士

米散射激光雷达是探测大气气溶胶和云的有效工具,但是普通的米散射激光雷达体积大,重量重,造价高,因而微脉冲激光雷达的概念在20世纪90年代被提出。本论文针对微脉冲激光雷达的光电信号采集特征进行了研究,并研制出数据采集系统,为微脉... 详细信息

米散射激光雷达是探测大气气溶胶和云的有效工具,但是普通的米散射激光雷达体积大,重量重,造价高,因而微脉冲激光雷达的概念在20世纪90年代被提出。本论文针对微脉冲激光雷达的光电信号采集特征进行了研究,并研制出数据采集系统,为微脉冲激光雷达的国产化创造了条件。论文详细介绍了数据采集系统的总体结构、实施方案。数据采集系统主要由软件和硬件两大部分组成。系统除了采用商业化的器件如德国的CPM探测器和AC1080控制板卡外,还自行研制了多道光子计数器、采集控制软件等。多道光子计数器采用软硬件相结合的方式,硬件采用了TI公司生产的TMS320VC5402数字信号处理(DSP)芯片作为多道光子计数器主要处理单元,利用它的定时器、中断、存储器,软件采取C语言和汇编混合编程的方式。实现了信号采集、对应累加、数据存储的功能。采集控制软件实现了人机对话、实时显示,自我诊断等功能。数据采集系统的完成使得雷达能够自动化,无人值守的工作。使用多道光子计数器与TP914试验对比的数据表明了设计的数据采集系统是可行的、数据是可靠的。利用微脉冲激光雷达进行大气气溶胶探测,可以计算得到能见度,消光因子等。从数据中可以看出在干净大气状况下消光因子可以达到0.1,而在偏脏的大气状况下则超过1。

关键词：气溶胶微脉冲激光雷达 DSP 消光因子

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激光雷达探测整层大气昼夜气溶胶光学厚度

大气与环境光学学报 2023年第1期18卷 14-24页

作者：汪惜今徐青山范传宇程晨戚鹏徐赤东中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所基础科学研究中心安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031 皖西学院电气与光电工程学院安徽六安237012 安徽建筑大学电子信息工程学院安徽合肥230601

关键词：气溶胶光学厚度气溶胶标高激光雷达能见度

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激光雷达探测建筑基坑开挖阶段气溶胶水平分布

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中国激光 2021年第20期48卷 133-141页

作者：赵强苏红超易明建余东升徐赤东安徽建筑大学环境与能源工程学院安徽合肥230601 安徽省建设领域碳达峰碳中和战略研究院安徽合肥230601 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

建筑工地扬尘等气溶胶是大气污染的重要来源,激光雷达是探测建筑工地基坑开挖阶段气溶胶水平时空分布的有力手段。一台532 nm波长的便携式微脉冲激光雷达发射激光并接收气溶胶颗粒与激光相互作用的后向散射回波信号,结合颗粒物浓度监测... 详细信息

建筑工地扬尘等气溶胶是大气污染的重要来源,激光雷达是探测建筑工地基坑开挖阶段气溶胶水平时空分布的有力手段。一台532 nm波长的便携式微脉冲激光雷达发射激光并接收气溶胶颗粒与激光相互作用的后向散射回波信号,结合颗粒物浓度监测仪,利用Klett法和分段斜率法反演气溶胶水平消光系数和PM_(10)质量浓度。结果表明,用激光雷达探测的消光系数反演工地PM_(10)质量浓度是可行的。当基坑开挖、渣土外运等施工作业开始时,工地内的气溶胶颗粒浓度明显高于周边区域,且会向周边扩散;停止施工后,在无风情况下,气溶胶颗粒会聚集在工地区域内,PM_(10)质量浓度会维持在一个高水平阶段。研究结果为掌握并控制工地气溶胶颗粒排放情况提供了技术支撑。

关键词：大气光学激光雷达消光系数气溶胶建筑基坑 PM_(10) 质量浓度

基于微脉冲激光雷达计算整层大气气溶胶光学厚度

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光学学报 2017年第7期37卷 9-17页

作者：陈莎莎徐青山徐赤东余东升陈小威中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心安徽合肥230031

基于微脉冲激光雷达测量数据,提出了利用气溶胶标高计算整层大气气溶胶光学厚度(AOD)的算法。首先利用激光雷达垂直和水平测量数据分别反演得到气溶胶垂直消光系数廓线和近地面水平方向的消光系数;然后将气溶胶垂直消光系数廓线分为4种... 详细信息

基于微脉冲激光雷达测量数据,提出了利用气溶胶标高计算整层大气气溶胶光学厚度(AOD)的算法。首先利用激光雷达垂直和水平测量数据分别反演得到气溶胶垂直消光系数廓线和近地面水平方向的消光系数;然后将气溶胶垂直消光系数廓线分为4种类型,分别按照不同的方法拟合得到气溶胶标高;最后将气溶胶标高与近地面消光系数相结合,可得到整层大气AOD。将计算结果与同一地区相同时刻太阳光度计的测量结果相比较,发现二者具有较好的一致性,平均相对误差不超过6.7%。所提方法为白天少云和夜晚时段大气AOD的反演提供了一种新的技术手段。

关键词：大气光学气溶胶光学厚度气溶胶标高激光雷达太阳光度计

偏振微脉冲激光雷达对一次沙尘过程的探测分析

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中国粉体技术 2009年第2期15卷 75-77页

作者：徐赤东纪玉峰中国科学院安徽光学精密机械研究所

为研究沙尘暴的垂直分布及变化过程，在介绍偏振微脉冲激光雷达原理的基础上展示了自主研发的雷达系统。利用该系统监测了一次沙尘暴过程，通过分析这次沙尘过程的变化特点，认为此次过程包含有地面扬沙和高空输送两部分。数据分析表明... 详细信息

为研究沙尘暴的垂直分布及变化过程，在介绍偏振微脉冲激光雷达原理的基础上展示了自主研发的雷达系统。利用该系统监测了一次沙尘暴过程，通过分析这次沙尘过程的变化特点，认为此次过程包含有地面扬沙和高空输送两部分。数据分析表明，偏振微脉冲激光雷达具有较强的沙尘探测能力，可以直接反映沙尘垂直结构的分布状况和演变特征。

关键词：沙尘暴激光雷达退偏比

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可见光到远红外波段气溶胶衰减计算模式

强激光与粒子束 2009年第2期21卷 183-189页

作者：陈秀红魏合理李学彬徐赤东徐青山中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学中心合肥230031

建立了一种根据实测的气溶胶尺度谱分布（Junge指数）、地面能见度、相对湿度和气溶胶衰减廓线计算空间任意两点的气溶胶衰减计算模式，光谱波段范围覆盖了从可见光到远红外（1～25000cm^-1）。利用该气溶胶模式及国际上流行软件MODTRA... 详细信息

建立了一种根据实测的气溶胶尺度谱分布（Junge指数）、地面能见度、相对湿度和气溶胶衰减廓线计算空间任意两点的气溶胶衰减计算模式，光谱波段范围覆盖了从可见光到远红外（1～25000cm^-1）。利用该气溶胶模式及国际上流行软件MODTRAN中的气溶胶模式同时和光栅太阳辐射计（pgs100）实测气溶胶衰减进行了对比，这种模式与MODTRAN相比，因考虑了气溶胶的实际尺度谱分布和高度分布，计算结果更接近实测值。利用所建立的气溶胶模式还分析了气溶胶衰减受各参数的影响，结果表明：气溶胶衰减受各参数影响较大，说明实测气溶胶参数在计算气溶胶衰减中起重要作用。将此气溶胶模式嵌入到我们自己研制的通用大气辐射传输软件CART中进行大气透过率和大气辐射传输的计算，有助于提高计算精度和增强功能。

关键词：气溶胶衰减模式 Junge指数地面能见度相对湿度气溶胶衰减廓线

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厦门地区气溶胶折射率的测量

光学精密工程 2008年第10期16卷 1831-1835页

作者：李学彬黄印博徐赤东魏合理胡欢陵中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究中心安徽合肥230031

针对气溶胶折射率在分析大气气溶胶光学特性中的重要性,提出了一种综合利用黑碳仪、浊度计和光学粒子计数器反演大气气溶胶折射率的新方法。该方法根据黑碳仪和浊度计测量的气溶胶吸收系数和散射系数以及光学粒子计数器测量的粒子谱分布... 详细信息

针对气溶胶折射率在分析大气气溶胶光学特性中的重要性,提出了一种综合利用黑碳仪、浊度计和光学粒子计数器反演大气气溶胶折射率的新方法。该方法根据黑碳仪和浊度计测量的气溶胶吸收系数和散射系数以及光学粒子计数器测量的粒子谱分布,采用球形粒子的米(Mie)散射理论,通过分析吸收系数、散射系数、粒子谱分布和折射率之间的关系来反演大气气溶胶粒子的折射率,并可以同时反演折射率实部和虚部。与其它独立的测量结果对比表明,该方法反演气溶胶折射率是合理的。最后,利用此方法分析了厦门地区的气溶胶折射率。

关键词：大气气溶胶折射率测量粒子谱分布消光系数散射系数