[發明專利]一種輕度霧霾時大氣消光系數的波段轉換方法及系統

有效

• 申請號: 201810098275.1
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108445508B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 劉興潤;李霞;朱希娟;劉浩
• 申請（專利權）人: 北京環境特性研究所
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01J1/42;G16C20/70
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 周嬌嬌;張沫

本發明涉及一種輕度霧霾時大氣消光系數的波段轉換方法及系統，其中方法包括以下步驟：采用激光雷達和太陽光度計分別進行氣溶膠光學特性測量，獲得激光雷達數據和太陽光度計數據；根據所述太陽光度計數據反演獲得大氣光學厚度，并采用消光法反演獲得低層大氣的氣溶膠粒子譜分布，計算與激光雷達的發射激光波長相一致時的消光系數；根據所述激光雷達數據計算低層大氣對應的消光系數；將根據太陽光度計數據計算的消光系數與根據激光雷達數據計算得到的消光系數比對，符合則基于低層大氣氣溶膠粒子譜分布計算各波長的消光系數，實現消光系數的波段轉換。本發明結合激光雷達和太陽光度計的測量數據，實現消光系數的波段轉換，通過數據對比減小了誤差。

技術領域

本發明涉及大氣光學技術領域，尤其涉及一種輕度霧霾時大氣消光系數的波段轉換方法及系統。

背景技術

霧霾是一種常見的天氣現象，它是由于空氣中含有的顆粒物、氮氧化物的總量超過正常水平，造成空氣渾濁，能見度度降低。霧霾對大氣的影響和它的氣溶膠粒子分布具有直接關系。對于霧霾天氣來說，不管是空氣中的小粒子濃度還是大粒子濃度都比正常天氣大的多。相比較霧天氣，霾天氣中的氣溶膠小粒子大于霧天氣中氣溶膠小粒子濃度，而霾天氣中氣溶膠大粒子濃度遠小于霧天氣中氣溶膠大粒子濃度。

霧霾天氣時大氣消光系數可采用設備進行測量，例如典型測量設備有激光雷達，它獲取的激光后向散射可用來計算大氣消光系數。但面臨的問題是此時獲取的大氣消光系數與激光雷達的波長相關，并不能直接獲取其它波段的大氣消光系數。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中獲取的大氣消光系數與激光雷達的波長相關的缺陷，提供一種輕度霧霾時大氣消光系數的波段轉換方法及系統。

為了解決上述技術問題，本發明第一方面，提供了一種輕度霧霾時大氣消光系數的波段轉換方法，該方法包括：

采用激光雷達和太陽光度計分別進行氣溶膠光學特性測量，獲得激光雷達數據和太陽光度計數據；

根據所述太陽光度計數據反演獲得大氣光學厚度，并采用消光法反演獲得低層大氣的氣溶膠粒子譜分布，計算與激光雷達的發射激光波長相一致時的消光系數；

根據所述激光雷達數據計算低層大氣對應的消光系數；

將根據太陽光度計數據計算的消光系數與根據激光雷達數據計算得到的消光系數比對，符合則基于低層大氣的氣溶膠粒子譜分布計算各波長的消光系數，實現消光系數的波段轉換。

在根據本發明所述的輕度霧霾時大氣消光系數的波段轉換方法中，優選地，所述根據所述太陽光度計數據反演獲得大氣光學厚度的步驟具體為：基于均勻平行球面大氣假定將大氣分為兩層，第一層為低層大氣，第二層為上層大氣，太陽光線通過第一層大氣路徑和第二層大氣路徑隨太陽天頂角發生變化；采用多個太陽天頂角下的數據通過多元線性回歸方法計算得到這兩層的大氣路徑長度；基于所述大氣路徑長度分別計算獲得低層大氣和上層大氣的光學厚度。

在根據本發明所述的輕度霧霾時大氣消光系數的波段轉換方法中，優選地，所述根據所述激光雷達數據計算低層大氣對應的消光系數的步驟具體為：根據測量的激光雷達數據利用激光雷達數據反演軟件獲得不同探測距離處的消光系數；利用不同探測距離處的消光系數計算低層大氣對應的消光系數。

在根據本發明所述的輕度霧霾時大氣消光系數的波段轉換方法中，優選地，所述采用消光法反演獲得低層大氣的氣溶膠粒子譜分布的步驟具體為：將氣溶膠假定為球體，采用米氏原理建立不同尺度的單粒子光學特性數據庫；建立低層大氣的光學厚度與氣溶膠粒子譜分布的聯系，反演獲得低層大氣的氣溶膠粒子譜分布。