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2009-02-08 13:39 |
淺談激光大氣測(cè)量技術(shù)應(yīng)用
激光通過(guò)Mie散射可以遙測(cè)煙、塵，這時(shí)回波信號(hào)較強(qiáng)，它是激光雷達(dá)最廣泛的一種應(yīng)用。激光雷達(dá)其主要是利用散射來(lái)提供大氣中的各種氣象信息，并用于環(huán)境監(jiān)測(cè)研究， +k?0C?/T;
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其包括大氣的消光系數(shù)及后向散射系數(shù)、氣溶膠模式、大氣能見(jiàn)度、大氣懸浮顆粒和浮云狀物的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的距離分辨測(cè)量、臭氧和水蒸氣等微量氣體的散布情況、對(duì)流層氣體以及空氣密度和溫度等。 ,Oj
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利用Raman散射法和吸收光譜法，激光可以遙測(cè)污染氣體濃度和成分。故激光在大氣污染監(jiān)測(cè)、大氣污染擴(kuò)散規(guī)律的研究等方面具有重要地位。其對(duì)城市規(guī)劃、山區(qū)廠礦的合理布局等具有很大的實(shí)用價(jià)值。 )a;ou>u
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低層大氣的激光回波，主要是大氣塵埃的貢獻(xiàn)，通過(guò)分析激光回波波形，可獲得大氣塵埃消光系數(shù)的分布，從而可得大氣空間渾濁狀況的時(shí)、空分布。 \v,m r|
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用激光探測(cè)溫、濕、壓等氣象要素來(lái)補(bǔ)充或代替常規(guī)的無(wú)線電探空儀法，一直是人們關(guān)注的問(wèn)題。激光探測(cè)可獲得這些要素幾乎同一時(shí)刻的空間分布廓線，并且可以頻繁地測(cè)得它們的時(shí)間變化，這對(duì)于我們研究和了解大氣中發(fā)生的許多過(guò)程有著重要的意義。 uG:xd0X+W
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激光探測(cè)濕度和密度實(shí)際上屬于大氣成分的探測(cè)范疇，即探測(cè)大氣水汽和含量比較穩(wěn)定的N2和O2，故較多地利用吸收光譜法和Raman散射法進(jìn)行探測(cè)。 p$+.]
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在30公里以上，大氣散射回波基本上由分子散射造成，其強(qiáng)度正比于大氣密度，只要由探空資料給出某一參考高度上的密度值，就能直接由回波強(qiáng)度精確地算出高空密度分布，根據(jù)這一原理，利用紅寶石激光器，已探測(cè)到直至90公里高度的大氣密度分布。 RIg
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激光探測(cè)云霧、降水和能見(jiàn)度。激光能夠提供一種不需要目標(biāo)物、單點(diǎn)探測(cè)水平能見(jiàn)度的客觀方法，還可以探測(cè)其它方法難以解決的斜視能見(jiàn)度問(wèn)題，這對(duì)飛機(jī)著陸、海上航行等極為有用。 %fzZpd]v=,
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當(dāng)觀測(cè)目標(biāo)物和背景的亮度已確定的情況下，能見(jiàn)度主要取決于大氣透明度。水平大氣平均消光系數(shù)的激光探測(cè)，主要采用斜率法和回波特征法。斜率法是根據(jù)激光雷達(dá)方程，在大氣水平均一的假設(shè)下，由大氣回波所構(gòu)成的直線斜率，求取大氣水平平均消光系數(shù)，回波特征法則是根據(jù)水平大氣激光回波的半寬度和峰值距離等特征量與能見(jiàn)度的關(guān)系，求取大氣水平平均消光系數(shù)。此外，利用連續(xù)激光的大氣回波，探測(cè)大氣水平平均消光系數(shù)，亦有所設(shè)想。 lDU@Q(V#}<
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常用能見(jiàn)度來(lái)記錄主要的天氣狀況。能見(jiàn)度是指白天在地平線上主觀能夠看到一個(gè)顯著物的最大距離，或者在夜間主觀能夠看到中等亮度燈光的最大距離。這對(duì)飛行員或空中交通管理人員有意義。 [m+):q^
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根據(jù)高層大氣激光回波的探測(cè)分析指出，在20公里附近，存在著氣溶膠回波的極大值，這也證實(shí)了平流層中Junge氣溶膠層的存在。 %9HL "
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目前，激光導(dǎo)星技術(shù)已逐漸發(fā)展成熟，其為遙感探測(cè)分析太陽(yáng)表面結(jié)構(gòu)并獲取指定路徑上的大氣湍流變化特征提供技術(shù)支撐，從而為自適應(yīng)光學(xué)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，相信在不久的將來(lái)，激光導(dǎo)星技術(shù)的發(fā)展成熟必將對(duì)遙感探測(cè)技術(shù)的發(fā)展起到很大的推動(dòng)作用。
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