[發明專利]一種大氣氣溶膠與云的識別方法和系統

有效

• 申請號: 202011415954.0
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112698354B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 黃忠偉;黃建平;齊思齊;周天
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01N21/53
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

本申請公開了一種大氣氣溶膠與云的識別方法和系統，方法包括如下步驟：S1、獲取激光雷達原始數據；S2、數據訂正；S3、色比與衰減后向散射系數分析獲取；S4、云和氣溶膠識別判斷。本技術能夠基于地基雙波段偏振激光雷達系統采集氣溶膠和云類型的激光雷達原始數據，得出氣溶膠和云的具體類型分類，綜合得出冰云、混合相態云、水云、沙塵氣溶膠、人為污染物和二者混合層六種類型，以此提高識別氣溶膠和云類型的準確性。

技術領域

本申請涉及大氣數據分析技術領域，具體而言，涉及一種大氣氣溶膠與云的識別方法和系統。

背景技術

氣溶膠和云在區域和全球氣候系統中扮演著重要角色。氣溶膠可以通過散射和吸收短波和長波輻射來改變地球大氣系統的輻射平衡，也可作為云凝結核，影響云的發生和壽命，并改變云的微物理性質。云層通過反射太陽輻射和吸收來自地球的長波熱輻射，對地球的輻射收支有很強的調節作用。氣溶膠和云的分類是研究其對氣候系統和環境影響的基礎。近幾十年來，偏振激光雷達測量被廣泛用于識別不同的氣溶膠和云類型。偏振激光雷達具有獨特的探測能力，可以清楚地分辨云層的相位，并且對卷云具有近乎理想的靈敏度。

大氣氣溶膠和云的類型仍然是當前大氣氣候研究中的不確定性之一。因此，準確觀測識別大氣氣溶膠和云對于氣候的研究至關重要。Noh等人(2017)認為，如果能從人為污染氣溶膠中分離出混合沙塵流中的沙塵，將有助于提高對氣溶膠混合層的認識，可全面了解沙塵與人為污染氣溶膠顆粒物混合后的光學和微觀物理性質的變化。在過去的幾十年中，偏振激光雷達測量廣泛應用于識別不同的氣溶膠和云類型。

偏振激光雷達在明確的云相位方面具有獨特的探測能力，它在對卷云的靈敏度幾乎是理想的。

Liu等人(2004)介紹了在CALIPSO觀測任務中使用的利用532nm處的層平均衰減后向散射、層平均色比(1064nm/532nm)和中層高度來識別雙波長后向散射激光雷達廓線中的云和氣溶膠的三維算法，從而完善了CALIPSO激光雷達云和氣溶膠識別(CAD)算法的理論基礎。Wang和Sassen(2001)根據激光雷達測量區分了各種大氣目標，如冰水云、幡狀云、降水和氣溶膠。

Zhao等人(2014)提出了一種大氣氣溶膠與云的識別方法和系統基于微脈沖激光雷達資料的氣溶膠和云測量的新算法。Groβ等人(2013)提出激光雷達比和粒子線性退偏比的結合使用可以用來區分歐洲大陸污染氣溶膠和其他類型氣溶膠。

Burton等人(2014)提出了一種大氣氣溶膠與云的識別方法和系統利用偏振激光雷達測量將氣溶膠分為兩種或兩種以上類型的參數化方案，該方案整合了激光雷達比、后向散射比和退偏比三項因子用以識別氣溶膠類型。Zhou等人(2013)利用CALIPSO激光雷達資料確定了塔克拉瑪干沙漠上空沙塵流的層積分衰減后向散射系數與層積分退偏比之間的關系。

而目前利用主動遙感識別氣溶膠與云的方法比較復雜且低效，難以應用于實際在線觀測工作中，不利于識別方法在天氣氣候預報、環境預警、防災減災等領域。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種大氣氣溶膠與云的識別方法和系統，基于雙波段偏振激光雷達觀測量的氣溶膠和云類型識別方法，以解決目前激光雷達云和氣溶膠識別算法存在誤判、較復雜的問題，以提高識別氣溶膠和云類型的準確性。

為了實現上述目的，本申請提供了如下技術：

本發明第一方面在于提供一種大氣氣溶膠與云的識別方法，包括如下步驟：

S1、獲取激光雷達原始數據：基于地基雙波段偏振激光雷達系統采集氣溶膠和云類型的激光雷達原始數據，并上傳激光雷達原始數據到云端；

S2、數據訂正：接收激光雷達原始數據，對接收的激光雷達原始數據進行數據訂正處理，獲取激光雷達訂正數據并上傳；