60km车载瑞利测风激光雷达研制

目前我国尚缺乏25~60 km大气风场实时探测手段,为此研制了60 km车载瑞利测风激光雷达。介绍了系统总体结构,对分系统的研制做了详细描述。为提高风场反演的精度,设计了标准具通过率函数校准系统。提出了标准具通过率函数校准方法,并开展实验对标准具通过率函数进行了校准。校准结果表明,接收机性能稳定,各参数测量标准差均小于0.06。该系统在德令哈地区对15~60 km大气风场进行了观测,获得了水平风场的测量结果,并与当地探空气球的探测结果进行了比对,30 km以下一致性较好。对风速、风向测量误差进行了计算,40 km以下,风速测量误差4 m/s,风向测量误差6,40 km以上,风速测量误差8 m/s,风向测量误差18。该系统设计合理,性能稳定,能够实时探测10~60 km大气风场。     

基于Fabry-Perot标准具分子测风激光雷达接收机的研制

为了研究平流层大气风场,介绍了分子散射多普勒测风激光雷达的基本原理。基于测量误差最小和消除气溶胶的影响设计了标准具的参量。设计了分子测风激光雷达接收机,该接收机结构紧凑,可以灵活便捷地放置在机架上。并将本接收机用于分子测风激光雷达系统中进行了标准具透过率的测量和风廓线的初步测量。结果表明,标准具透过率曲线测量的结果和设计的大体一致,速率灵敏度较设计的略微下降,风廓线趋势和美国Goddard系统所测量的大体一致,这说明本系统光学接收机能够完成分子的多普勒风速测量。     

后向散射系数模型及其对雨强反演精度的影响

对典型地表条件下后向散射系数σ0的观测分析有着非常重要的意义,它能够为降水的反演提供巨大的便利.但是由于σ0会受到外界条件的影响而变化,给σ0的使用带来了不便.为此,通过对2002～2005年间TRMM/PR的2A21数据统计分析,获得晴空条件下地表后向散射系数σ0的变化规律,并在此基础上提出晴空三种典型地表条件下(海洋、沙漠、热带雨林)的σ0均值模型,希望给未来降雨反演带来便利.最后利用kZS算法检验了该均值模型对降雨反演精度的影响.由反演结果可以看出,利用σ0的均值模型在地表条件相对均一的海洋、沙漠地区都获得了很好的反演效果,尤其是海洋地区可以在一个相对更大的范围内使用,而在热带雨林地区,只能在一个相对较小的区域内使用.     

雨滴谱参数估计优化方案及其微物理资料检验

提出一种新的雨滴谱参数估计优化方案。其最大优点就是：对于任意几束相邻的测雨雷达观测资料,从任意的雨滴谱模型（如Marshall-Palmer经验公式）决定的积分雨参数之间的关系（如k-Z关系）出发,利用雷达视反向率资料并借助雷达海平面或地表面回波信号,可以获取束向上的比较接近实际降雨场的雨滴谱;然后利用校正的雨滴谱参数决定的积分雨参数之间的关系,降雨量反演长法就可以提供较准确的降雨量分布。这个方案可行性被同区域机载2D－P雨滴谱仪实测的微物理资料很好地验证。     

机载雷达定量测雨中消除雨滴谱参数误差的一种新方案

由于机载雷达具有良好的机动性，近年来在大气遥感领域得到越来越广泛的应用。为了实现较好的地面分辨率，机载测雨雷达使用Ｘ波段的衰减频率。虽然雷达波受到的衰减通过算法可以进行订正，但由于雨滴谱有较广的范围，使得利用Ｚ－Ｒ或ｋ－Ｒ经验公式来确定雨强仍具有较大的不确定性。     

60 km瑞利多普勒激光雷达及其风场探测

临近空间风场的探测,在大气动力学研究和提高数值天气预报的准确性,以及航空航天保障等方面具有重要意义。研制基于瑞利散射双边缘技术的60 km多普勒激光雷达用于临近空间大气风场的测量。激光雷达主要分为垂直指向测量系统和两台斜指向测量系统。工作波长355 nm,探测距离15~60 km。为验证系统的可靠性和积累风场观测数据,于2014年下半年进行了外场实验,并与当地的探空气球数据进行对比,结果显示60 km瑞利多普勒激光雷达风场测量数据与探孔气球数据具有良好的一致性。     

基于法布里-珀罗标准具的测风激光雷达探测数据分析

利用多普勒测风激光雷达(DWL)进行实地风场探测,对探测数据进行深入分析。介绍了基于三通道法布里-珀罗(FP)标准具的多普勒频率检测等基本原理,给出了DWL结构组成和系统参数;并分别给出了该DWL与风廓线雷达(WPR)低空对比探测数据、与气球探空仪高空对比探测数据,结果表明,低空数据的风速偏差在0.1~1.2 m/s,风向偏差在1°~9°之间,高空数据的风速偏差在0.1~2 m/s之间,风向偏差在1°~12°之间,表现出良好的一致性;对DWL数据精度进行分析,得出光束入射角、发散角、信噪比和探测器是影响精度主要因素的结论,从标准具透射率扫描拟合曲线入手,计算得出该型DWL实际探测偏差值高出理论值2.07%。     

中高层大气瑞利多普勒测风激光雷达性能分析(英文)

设计了基于Fabry-Perot(FP)标准具的中高层大气(20~60 km)多普勒测风激光雷达(DWL)系统。介绍了激光雷达的多普勒测风基本原理;根据探测指标分别给出了DWL的发射机、接收机、发射接收光学和风场反演等子系统方案,重点对接收机的参数进行了详细的设计与分析;最后对全系统的信号信噪比、探测偏差进行了理论模拟。得出的结论为:当脉冲累计时间为5 min(15 000 shots)时,该系统在晚上60 km高度处的探测偏差为3.6 m/s。     

用TOGA／COARE试验中机载雷达资料进行衰减效应订正的个案研究

为了蛎限度地利是生载测雨雷达，必须实现一些主要条件：高的空间分辨率、宽阔的覆盖面积，大的动态降雨测量范围以及精确的点测量。     

一台监测高空钠层的激光雷达系统

介绍了一台监测高空钠层的激光雷达，通过共振荧光方法探测80-110km高度的钠层密度。雷达系统使用直径为1m的大口径接收望远镜，由Nd：YAG激光器泵浦染料激光器，波长589nm，脉冲激光能量77mJ。文中详细介绍了系统结构及光束自动调整、波长校正等系统特征技术，最后给出系统实测结果并分析。