激光雷达拉曼散射法反演出色的气溶胶消光系数

本文主要探讨了一种基于激光雷达技术的新方法来反演出大气中气溶胶的消光系数。该方法巧妙地利用了转动拉曼散射和米氏(Mie)散射信号的特性。米氏散射是当激光照射到气溶胶粒子时，由于粒子尺寸与光波长相当，导致散射光的强度与粒子大小有关的现象。而转动拉曼散射则是分子内部振动与入射光相互作用产生的，不受气溶胶后向散射的影响。 文章的核心思想是通过比较激光雷达收集到的米氏散射回波与转动拉曼回波的差异，然后结合已知的大气分子消光系数，构建出一个纯气溶胶回波信号。这种方法假设气溶胶消光后向散射在相邻高度上的变化很小，即其微分接近于零，这样可以推导出一个反演大气气溶胶消光系数的积分公式。这种处理方式有助于消除大气分子数密度波动对反演结果的干扰，从而提高反演结果的稳定性和精度。 转动拉曼散射信号的独特性在于它不包含气溶胶的后向散射成分，这使得它可以作为米氏散射信号的干净参考，用于分离和去除大气分子的贡献。通过这种方法，研究人员能够更准确地估计气溶胶的消光系数，这对于理解和预测空气质量、气候变化等环境问题具有重要意义。 作者们使用他们自行研制的转动拉曼米氏散射激光雷达(RRML)来验证这一方法，实验结果显示，该方法能够有效地反演出气溶胶消光系数的垂直分布，从而提供了宝贵的环境监测数据。这项研究在大气光学领域开辟了新的反演途径，为提高气溶胶测量的精度和可靠性做出了重要贡献。