第27卷5 期第高原气象

第27卷　第5期高　原　气　象Vol.27　No.5

2008年10月October,

2008PLATEAUMETEOROLOGY文章编号:100020534(2008)0521083205

激光雷达反演参数k值的研究

张文煜,　王音淇,　宋嘉尧,　张　镭,　孙　璐

(兰州大学大气科学学院甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室,甘肃兰州　730000)

摘　要:采用532nm激光雷达2006,、CE318太阳光度计观测数据,对利用Klett法求解时,k,:只有当0.7≤k≤1.0时,k时,计算出的气溶胶消光系数正;k=0,。:k=0.8时,较合理的数据所占比例为

100%,k84k1.0仅为12%。对兰州市区而言,利用激光雷达分析气溶胶光学特性时,

取k=0.8k=0.9较为合理。

关键词:激光雷达;后向消光对数比k;能见度因子;气溶胶消光系数;太阳光度计中图分类号:P412.25

文献标识码:A

1　引言

　　气溶胶是指悬浮在大气中直径为0.001～100μm的液体和(或)固体微粒与气体载体组成的多相体系[1]。它在大气中的含量虽然很低,但却扮演着十分重要的角色,近年来大气气溶胶(自然和人为)对全球天气和气候的影响已被许多学者进行了研究。了解气溶胶的各种特性,如质量浓度、尺度谱、垂直结构、消光系数、光学厚度等,对于认识其在大气中所扮演的角色具有重要意义[2]。地面观测仪器可以得到连续质量浓度,尺度谱和一些物理化学属性,但限制了气溶胶空间分布信息,且不能获得气溶胶的垂直分布[2-3]。同以往的太阳光度计、积分浑浊度仪等相比,激光雷达则可以连续地探测大气边界层中气溶胶粒子的光学特性、时空分布以及大气边界层高度。激光雷达已成为监测气溶胶消光系数垂直分布和垂直方向积分的强有力工具。　　对单波长激光雷达来说,Klett法是目前求解雷达方程较为广泛的方法之一,在求解雷达方程时认为后向散射系数β(r)和消光系数σ(r)有一定的关系,即:

β(r)=Bσk(r),

其中B与后向消光对数比k为常数,k与激光雷达

波长和探测的气溶胶性质有关,范围为0.67≤k≤1.0[4]。许多国内外学者在用以上方法反演气溶胶消光系数时,为了便于计算,通常令k=1。但是,王治华等[5]利用1024nmMie散射激光雷达在阴、雾和晴天3种天气状况下反演气溶胶消光系数的过程中发现,在阴天天气下,当后向散射消光对数比k从0.7变化到1.0时,气溶胶消光系数反演结果相差近5倍;而对晴天天气,反演结果相差近3倍;在有雾天气时,其反演结果变化不大。可见,确定k取值在计算过程中甚为关键,对结果的影响不可忽略。因此,利用在不同天气状况下获得的激光雷达回波信号反演气溶胶消光系数时,k的取值范围与k值的确定值得研究。　　本文选取了在兰州大学校内观测点2006年8月7日～11月29日不同天气状况,经初步订正后的532nm激光雷达观测资料,结合能见度观测资料及标定后的太阳光度计资料,对兰州市区气溶胶后向消光对数比k的取值进行了初步研究。

2　资料选取与处理方法

2.1　雷达方程的反演理论

一次散射的激光雷达方程为

　　收稿日期:2007206211;改回日期:2007212205

　　基金项目:甘肃省自然科学基金项目(0710RJZA040);国家自然科学基金项目(40675078);国家重点基础研究发展规划项目

(2006CB400501)共同资助

),男,甘肃陇南人,博士,教授,主要从事大气物理与大气环境研究.E2mail:yuzhang@　　作者简介:张文煜(1964—