激光雷达与太阳辐射计联合标定及气溶胶光学厚度测量新方法

"该文研究了使用激光雷达测量大气气溶胶光学厚度(AOD)的新方法，通过结合激光雷达和太阳辐射计的数据进行常数标定。" 在大气科学和光学遥感领域，激光雷达（LIDAR）是一种常用的技术，用于探测大气中的气溶胶和气体分布。气溶胶光学厚度是评估大气透明度和气溶胶负荷的关键参数，对于气候研究、环境监测和空气质量预测具有重要意义。本文主要关注的是如何精确地测量和标定激光雷达的常数，以便更准确地获取气溶胶光学厚度。 传统的激光雷达测量气溶胶光学厚度通常采用Fernald方法，通过对消光系数随高度变化的分析来估算。然而，激光雷达常数的确定是一个挑战，因为它涉及多个系统参数，如激光功率、探测器灵敏度等。目前，有几种实验方法可用于标定这个常数，例如使用漫反射靶、粒子计数器或在气溶胶贡献极小的情况下依赖大气分子散射。 胡顺星等人提出了一种创新的方法，该方法结合了激光雷达和太阳辐射计的数据。他们首先利用太阳辐射计在多个波长下测量大气气溶胶光学厚度，这些数据作为参考标准。接着，激光雷达在35至40公里高度范围内捕获回波信号，这个高度区间气溶胶的影响可忽略不计，因此可以利用大气模式计算分子散射系数。通过激光雷达方程，可以由此计算出激光雷达常数。 一旦标定了激光雷达常数，就可以反向应用该方程，使用激光雷达在同一高度范围内的分子后向散射信号来测定气溶胶光学厚度。这种方法的优点在于它不仅适用于白天测量，也适应于夜间条件，扩大了测量时间窗口。 实验结果显示，激光雷达测量的气溶胶光学厚度与太阳辐射计的测量结果具有良好的一致性，验证了新方法的可行性。这种方法简化了激光雷达常数的标定过程，并提高了气溶胶光学厚度测量的精度和可靠性，对于大气光学研究和环境监测具有重要的实际应用价值。 这项研究为激光雷达技术在大气气溶胶探测中的应用提供了新的思路，有助于提高数据质量和分析的准确性。同时，这也表明了跨学科合作，如将光学测量与辐射测量相结合，可以在解决复杂科学问题上发挥重要作用。