[發明專利]利用激光雷達比和退偏比反演氣溶膠組分的方法

有效

• 申請號: 202110375211.3
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113189563B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 楊婷;王自發;王海波
• 申請（專利權）人: 中國科學院大氣物理研究所
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01N15/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種利用激光雷達比和退偏比反演氣溶膠組分的方法，其特征在于，包括：

S1，根據退偏比區分出沙塵、球形氣溶膠以及沙塵與球形氣溶膠的混合物；

S2，計算所述沙塵與球形氣溶膠的混合物中的沙塵的混合比；

S3，根據激光雷達比區分出球形氣溶膠中的煙灰與水溶性氣溶膠；

其中步驟S3包括：

S31，建立消光系數σ關于水溶性氣溶膠消光系數σ_ws、煙灰消光系數σ_st的查找表1，針對消光系數＞1的情況建立額外查找表2；

S32，將消光系數查找表與激光雷達比相結合建立后向散射系數β查找表：

S33，若0σ_sphere≤1，遍歷查找表1，若1σ_sphere≤3，遍歷查找表2，其中σ_sphere為球形氣溶膠消光系數，β_sphere為后向散射系數；尋找查找表與觀測值的相對誤差符合標準的消光系數組合：

S34，若查找表與觀測值不匹配，選擇觀測與理論偏差最小的解為最優解，即滿足如下條件的解：

2.根據權利要求1所述的利用激光雷達比和退偏比反演氣溶膠組分的方法，其特征在于，步驟S1包括：計算氣溶膠退偏比ADR，當ADR大于0.31時，則認為該氣溶膠組分為沙塵；當0.05＜ADR＜0.31時，則認為該氣溶膠組分為沙塵與球形氣溶膠的混合物；當ADR小于0.05時，則認為該氣溶膠組分為球形氣溶膠。

3.根據權利要求2所述的利用激光雷達比和退偏比反演氣溶膠組分的方法，其特征在于，所述計算氣溶膠退偏比包括：采用NIES米散射激光雷達系統，將激光雷達信號通過532nm信號處的45°偏振方向的偏振片，分離出水平信號和垂直信號。

4.根據權利要求1所述的利用激光雷達比和退偏比反演氣溶膠組分的方法，其特征在于，步驟S2包括：

S21，將沙塵和球形氣溶膠的退偏比分別設為δ₁和δ₂，并且這兩種組分的退偏比定義為δ_i＝P_i⊥/P_i||，其中P_i⊥、P_i||分別為氣溶膠后向散射信號的垂直和水平偏振分量；

S22，定義δ_i′＝P_i⊥/(P_i⊥+P_i||)，則δ_i′＝δ_i/(δ_i+1)；

S23，假設x為沙塵在氣溶膠混合物中的光學混合比，則后向散射信號的偏振分量表示為：

P_⊥＝[xδ₁′+(1-x)δ₂′]P

P_||＝[x(1-δ₁′)+(1-x)(1-δ₂′)]P

其中P＝P_⊥+P_||，因此氣溶膠退偏比δ表示為：

由此可得沙塵的光學混合比x：

5.根據權利要求4所述的利用激光雷達比和退偏比反演氣溶膠組分的方法，其特征在于，所述氣溶膠退偏比δ采用以下步驟獲得：

假設β₁為氣溶膠粒子的后向散射系數，β₂為大氣分子的后向散射系數，則

將R代入其中得：

其中，δ_v為信號退偏比；δ_m為分子退偏比。