摘要
气溶胶是影响气候变化和空气质量的重要因素，对气溶胶作用的量化分析依赖于气溶胶光学性质及其垂直剖面的精细探测。高光谱分辨率激光雷达(HighSpectralResolutionLidar,HSRL)利用窄带光学滤波器，可在光谱上实现对分子散射和气溶胶散射的分离，从而在不需假设气溶胶激光雷达比的情况下，独立获取气溶胶消光系数和后向散射系数。文中介绍了基于碘分子吸收滤波器的HSRL系统数据反演算法及其结果分析，并尝试进行气溶胶分类方法的研究等。 本文首先提出了课题研究的背景与意义，并概述了国内外发展进程和应用现状。其次，介绍了激光雷达系统基本工作原理、激光与大气的相互作用及基于碘分子吸收滤波器的HSRL技术原理，为后文提供理论基础。 文章主体部分，首先详细介绍了适用于HSRL数据处理的气溶胶光学参数反演算法，针对中国海洋大学研制的HSRL系统提出了关于碘分子吸收滤波器对分子散射的透过率fm、气溶胶散射的透过率fa数值的校正优化算法，有效提高了气溶胶消光系数、气溶胶后向散射系数廓线反演结果的准确性；并介绍了利用水汽-云-气溶胶激光雷达系统(Watervapor-Cloud-AerosolLidar,WACAL)进行退偏振比反演的原理。其次，为了验证了HSRL的探测能力及优越性，利用HSRL海上实验数据反演结果与同步的探空仪数据进行了对比，显示出良好的一致性；2015年春季在青岛利用HSRL与WACAL进行同步观测实验，将两个系统所反演的气溶胶后向散射系数进行了对比分析，二者相关系数达到0.91。然后，利用HSRL可独立准确求解气溶胶光学参数的优势，获得能够反映气溶胶吸收特性的激光雷达比Sa；并结合具有偏振激光雷达功能的WACAL系统进行同步观测获得退偏振比δa；根据已有的气溶胶分类研究结果，给出基于气溶胶光学参数的分类方法，并建立气溶胶分类查找表，对气溶胶进行粗略分类研究；对实验期间的个例气溶胶类型识别进行了分析，并结合HYSPLIT轨迹模式、NAAPS气溶胶模式进行印证。通过以上的研究工作对提高HSRL反演算法并应用于气溶胶分类实现具有重要意义。 最后，在总结已有成果的同时，提出了本论文依旧存在的一些不足之处和值得改进的地方，这需要在以后的工作中进行更深入的研究。
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