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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光雷达主动遥感,具体涉及一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法及系统。
技术介绍
1、获取准确的气溶胶垂直分布特征在全球辐射强迫估算、气候效应评估和大气污染传输等研究中都具有重要意义,能减小相关研究中的不确定性。然而,传统的大气探测激光雷达在观测气溶胶垂直分布特征时,会面临卫星重访周期长、地基站点密度低、近地观测盲区大等问题。使用云高仪这一新式激光雷达获取气溶胶的垂直分布特征,能够充分发挥云高仪成本低、环境适应性强、地基站点布设密集、垂直探测盲区小的优势,能为相关研究提供更密集和更充足的数据支持,对构建我国气溶胶垂直廓线数据库具有重要意义。
2、将云高仪数据用于反演气溶胶垂直廓线会面临许多问题。首先,云高仪发射的激光能量通常很弱,会受到暗电流等噪声的严重影响,导致回波信号的信噪比过低。其次,当云高仪中心波长在910nm左右时,探测到的回波信号会受到大气中水汽吸收作用的影响,极有可能给气溶胶垂直廓线的反演带来不可忽视的误差。除此之外,传统激光雷达反演气溶胶垂直廓线的方法需要探测到洁净高空的回波信号,但这超出了云高仪的探测范围,使得传统反演方法并不完全适用于云高仪。这些问题都给基于云高仪数据的气溶胶垂直廓线反演带来了困难。随着云高仪的广泛应用,适用于云高仪的气溶胶反演方法也在不断发展,可以通过数据校正提高信号质量,然后估算云高仪的校准常数进而实现气溶胶垂直廓线的反演。但是这些方法仍然存在着数据校正效率低、校准常数估算不准确、可用估算案例不足等问题,限制了反演方法的适用性和气溶胶垂直廓线反演结果的精确度。<
...【技术保护点】
1.一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤1中利用HITRAN数据库的水汽分子吸收数据、微波辐射计和太阳光度计的观测数据对云高仪的距离校正信号进行背景校正和水汽校正,包括以下几个步骤:
3.如权利要求2所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤1.4中收集HITRAN数据库水汽分子吸收线的数据和微波辐射计的气象廓线观测数据,在中心波长处根据高斯滤波加权计算总有效水汽吸收透射率,即:
4.如权利要求3所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤1.5中云高仪探测到的距离校正信号表示为:
5.如权利要求1所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤2.1中利用VDE算法识别云层和气溶胶层,具体操作如下:
6.如权利要求1所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤2.2中筛选条件包括:选取云底在δ6-δ7km之间的水云云层;剔除气溶胶污染过于严重
7.如权利要求1所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤2.3中对筛选出的每条水云廓线迭代计算云高仪校准常数CL,具体计算公式如下:
8.如权利要求2所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤3中利用大气数据均值近似计算大气分子后向散射系数廓线βm(z),将校正后的距离校正信号RCS′(z)、步骤2估算的校准常数CL和步骤1.1求得的气溶胶和大气分子的激光雷达比Sa、Sm代入Fernald算法的前向积分形式求得βa(z)+βm(z)的值,具体计算公式如下:
9.一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演系统,其特征在于,包括处理器和存储器,存储器用于存储程序指令,处理器用于调用存储器中的程序指令执行如权利要求1-8任一项所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法。
10.一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演系统,其特征在于,包括可读存储介质,所述可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序执行时,实现如权利要求1-8任一项所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤1中利用hitran数据库的水汽分子吸收数据、微波辐射计和太阳光度计的观测数据对云高仪的距离校正信号进行背景校正和水汽校正,包括以下几个步骤:
3.如权利要求2所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤1.4中收集hitran数据库水汽分子吸收线的数据和微波辐射计的气象廓线观测数据,在中心波长处根据高斯滤波加权计算总有效水汽吸收透射率,即:
4.如权利要求3所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤1.5中云高仪探测到的距离校正信号表示为:
5.如权利要求1所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤2.1中利用vde算法识别云层和气溶胶层,具体操作如下:
6.如权利要求1所述的一种基于云高仪的气溶胶垂直廓线反演方法,其特征在于:步骤2.2中筛选条件包括:选取云底在δ6-δ7km之间的水云云层;剔除气溶胶污染过于严重的廓线;只保留水云信号峰值大于δ8,且是云顶、云底处信号的δ...
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