南京上空大气温度观测：拉曼激光雷达揭示季节变化

本文主要探讨了基于拉曼激光雷达的南京上空大气温度廓线观测技术及其应用。首先，文章介绍了综合运用瑞利散射、拉曼散射以及米散射技术的激光雷达系统的基本构造和工作原理。拉曼散射是一种非共振光谱过程，通过测量激光经过大气分子时产生的拉曼效应，可以获取大气分子的信息，特别是温度。在实际操作中，针对拉曼回波信号，研究者采用了多步骤的信号处理方法，包括背景噪声的去除、滑动平均技术来平滑数据波动，以及小波变换降噪，以提高信号的质量和准确性。 作者关注的重点是拉曼激光雷达在温度廓线反演中的应用。通过对2010年11月19日18时53分至19时35分南京上空连续观测数据的处理，研究人员揭示了5.5 km高度处温度的变化情况，发现这个时间段内温度变化大约为2 K。进一步地，他们分析了整个11月份的数据，观察到随着冬季的到来，低空段大气温度的递减率显著增加。特别是在10 km高度，下旬的温度相比上旬下降了4 K，这表明随着季节变迁，不同高度的温度差异显著。 在11月的月平均温度方面，5至10 km高度范围内的温度普遍低于模式值约4 K，并且与模式曲线保持平行，这表明该区域的温度偏低。这种结果对于理解大气层的温度分布和季节性变化具有重要的科学价值，有助于气候模型的验证和改进。 本文的研究不仅提供了南京地区大气温度廓线的实测数据，也为大气光学和拉曼激光雷达技术在环境监测中的应用提供了实证案例，展示了其在气候变化和天气预报等领域的重要作用。同时，它也强调了气溶胶对拉曼激光雷达信号的影响，这对于未来在复杂大气环境中开展更精确的温度测量和研究具有指导意义。