一種同時測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法

2023-12-06 07:49:01 1

一種同時測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法
【專利摘要】一種同時測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法，雙波長差分吸收雷射雷達同時接收臭氧不同吸收截面上的On、Off雙波長後向散射回波信號，對採集到的On、Off雙波長後向散射回波信號進行扣背景、距離平方修正、濾波等預處理後，假設臭氧濃度初值，大氣分子模式為美國標準大氣模式，利用修正後的Off波長的回波信號反演Off波長的後向散射係數，根據波長轉換關係得到On波長的後向散射係數，結合On波長的後向散射回波信號反演出臭氧濃度，若反演得到的臭氧濃度與臭氧濃度初值相差大於預設值，則將以上過程循環迭代，直到達到預設值為止，最後可以同時得到顆粒物後向散射係數和臭氧濃度。本發明有效減小氣溶膠的幹擾，提高臭氧測量精度。
【專利說明】一種同時測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境科學、雷射雷達領域，具體為一種同時測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法。
【背景技術】[0002]城市環境是影響城市人民生活健康和生活質量的重要因素。目前，以高濃度的細顆粒物和臭氧為主要特徵的大氣複合汙染問題已經成為城市環境的主要問題，探索測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法對理解臭氧與顆粒物之間的影響機制具有
重要意義。
[0003]差分吸收雷射雷達以具有較高的測量精度、高時空解析度、能夠連續晝夜測量等優點，成為一種重要的探測大氣成分的有效工具。雙波長差分吸收雷射雷達測量大氣臭氧廓線時，氣溶膠的幹擾是影響測量精度的主要問題之一，傳統的雙波長差分方法通過待測氣體吸收線外的參考信號反演得到的氣溶膠消光係數和後向散射係數修正氣溶膠對測量精度的影響，在參考信號的幾何因子區域，無法使用該方法對氣溶膠幹擾進行修正，並且由於參考信號通過由米散射雷射雷達得到，需要差分吸收雷射雷達與米散射雷射雷達同時工作，這具有一定的難度，並且需要更多的人力和物力。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種同時測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法，以解決傳統方法的誤差大、操作複雜、需要資源較多的問題，有效解決氣溶膠的幹擾問題，並提供紫外波長的顆粒物後向散射係數，為開展紫外波段顆粒物的光學特性和細顆粒質量濃度的研究提供技術支撐。
[0005]為達到上述目的，本發明所採用的技術方案為:一種同時測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法，雙波長差分吸收雷射雷達同時接收臭氧不同吸收截面上的On (臭氧吸收峰)、0ff (臭氧吸收谷)雙波長後向散射回波信號，對採集到的0n、0ff雙波長後向散射回波信號進行扣背景、距離平方修正、濾波等預處理後，假設臭氧濃度初值，大氣分子模式為美國標準大氣模式，利用修正後的Off波長的回波信號反演Off波長的後向散射係數，根據波長轉換關係得到On波長的後向散射係數，結合On波長的後向散射回波信號反演出臭氧濃度，若反演得到的臭氧濃度與臭氧濃度初值相差大於預設值，則將以上過程循環迭代，直到達到預設值為止，最後可以同時得到顆粒物後向散射係數和臭氧濃度，所述方法實現步驟為:
[0006](I)差分吸收雷射雷達不同吸收截面0n、0ff波長的回波信號表示為:
[0007]
【權利要求】
1.一種同時測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法，其特徵在於實現步驟如下: (1)雙波長差分吸收雷射雷達同時接收臭氧不同吸收截面上的On(臭氧吸收峰)、Off(臭氧吸收谷)雙波長後向散射回波信號，回波信號表示為:
2.根據權利要求1所述的同時測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法，其特徵在於:所述S1取值範圍為O到90，優選取為常數40。
3.根據權利要求1所述的同時測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法，其特徵在於:所述標定高度ζ。取值為1.05。
4.根據權利要求1所述的同時測量大氣顆粒物後向散射係數和臭氧濃度廓線的方法，其特徵在於:所述氣 溶膠波長指數a取值範圍為0.5~2.0，優選取值為1.0。
【文檔編號】G01N21/31GK103868836SQ201410134780
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】範廣強, 劉文清, 劉建國, 張天舒, 路亦懷, 付毅賓, 趙雪松, 董雲升, 陳臻懿, 劉洋 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院