激光雷达在大气探测中的应用浅析

激光雷达具有波束定向性强、探测波长短、能量密度高等特点,在大气探测中能够发挥空间分辨率高、探测灵敏度高等优点。文章分析了激光雷达大气探测的基本原理,介绍了激光雷达的类型,探讨了激光雷达在大气探测中的具体应用,并提出一些观点以供参考。     

大气探测激光雷达的进展研究

激光雷达是以光频工作的雷达,与普通雷达相比,它具有较高的速度及角度分辨率、较高的测量精度以及较强的抗干扰能力。文章综述了激光雷达的分类、发展简史、发展动态及其在大气探测领域的应用,并重点介绍了我国大气探测激光雷达系统的应用及研究成果。     

全球卫星大气成分遥感探测应用进展及其展望

 随着全球变化的加剧,科学家和各国政府对大气环境日益关注,尤其是大气中的化学成分,不仅影响区域的空气质量,而且对全球气候变化产生不可估量的影响。卫星遥感探测大气中的化学成分是近年来全球对地观测领域的一个新兴分支。本文阐述全球及中国在卫星大气成分遥感探测领域的发展,以及目前已经和正在开展的各类卫星大气成分探测进展,综述大气气溶胶、主要痕量气体、主要温室气体的卫星遥感探测国际和国内现状,以及掩星和临边探测大气成分垂直廓线的进展,展望未来全球在该领域的发展方向。     

小型米散射激光雷达系统设计

为了探测对流层内大气气溶胶和卷云的光学特性以及大气水平能见度等,在阐述了大气气溶胶探测原理及信号处理方法的基础上,利用二极管激光泵浦的Nd:YAG固体激光器的二倍频波长(532 nm)激光为光源,设计了一台小型微脉冲米散射激光雷达,并利用标准大气模型对系统进行了仿真计算。仿真结果表明,在探测误差小于10%条件下,系统在白天和夜晚的探测高度分别为6 km和13 km。该系统还具有对人眼安全、能全方位扫描探测等特点,可应用于城市及特定场合(如厂区,大型公共场所)的大气环境监测,也可用于沙尘暴探测及其预警预报技术的研究。     

用于大气探测系统的Linux平台研究

Linux是一种具有广泛应用的操作系统,它为许多领域提供了一种新的平台支持。基于Linux的大气探测系统(Ob-Linux)是Linux在大气探测领域应用的初步探索。给出了修改Linux内核以适用于大气探测系统的主要方法和步骤,描述了Ob-Linux的性能及优点。作为应用实例,阐述了将Ob-Linux应用到GPS下投式探空仪测风的地面资料处理系统中去的主要方法,说明了Ob-Linux系统在大气探测应用的可行性。     

园林绿化建设的可持续发展

文章在分析我国一些园林绿化建设现状的基础上，提出环境保护规划的主要内容，指出城市大气、水体、固体废物和城市噪声污染等环境发展中的一些问题，阐明园林绿化规划中环境保护规划的重要作用，对在园林绿化建设中怎样才能走出一条可持续发展之路进行阐述。     

2016–2030年我国空间太阳物理发展的若干思考

本文简要介绍了国际上太阳物理的前沿科学问题以及太阳空间探测的发展趋势,结合我国太阳物理研究和太阳空间探测的现状,提出我国2016–2030年太阳物理领域发展的一些思考.文章重点阐述了至2030年我国太阳空间探测比较可行的发展战略目标,简要介绍了征集到的属于太阳全景计划和太阳显微计划的若干太阳空间探测项目,描绘了实施路径并探讨了支撑计划的技术手段.     

ROPP掩星数据反演软件及其精度分析

GPS掩星探测技术已成为地球大气和电离层探测的重要手段。介绍了无线电掩星数据反演地球大气参数的原理方法以及处理软件ROPP的功能和模块构成;并详细阐述了模块的算法原理。依据掩星探测几何关系,在球对称模式下利用ROPP软件进行参数配置,对COSMIC掩星数据进行预处理,由阿贝尔积分反演得到大气折射率廓线;并利用一维变分反演方法得到大气参数如温度、湿度和压强的廓线。反演结果图示说明,与CDAAC处理数据进行了比较和误差分析,分析表明折射率、温度、压强和湿度的吻合程度较好,30km以下折射率误差约在5%范围内;同时给出了误差的来源及分析。     

系外行星大气光谱探测虚拟仿真实验系统

系外行星大气光谱可以探测系外行星的大气成分,是研究行星宜居性的关键证据,也是回答是否存在第二个“地球”等科学问题的关键所在.因为系外行星的光谱探测对探测设备要求极高,需要大型望远镜和高精度的光谱设备,国内高校现有条件和环境无法满足学生在学习时的观测实践需求.考虑到天文观测实验教学是天文教学中必不可少的环节,为了提升教学效果,增强学生对天文观测和系外行星大气光谱探测的理解和认知,利用虚拟仿真技术,建设系外行星大气光谱探测虚拟仿真实验,将原理学习与观测实践紧密结合,实现“理论指导观测,观测反馈理论”的模式.该实验设计了三个环节：行星大气光谱特征、行星大气透射光谱观测和光谱数据分析.从理论学习到观测实践再到数据分析,涵盖了包括行星反射和透射光谱、行星大气吸收原理、观测窗口估计、信噪比估计等众多光谱及其数据处理的核心知识.     

特大磁暴时CHAMP卫星质量密度和NRLMSIS00模式在400km高度上的对比及初步研究

本文通过对比特大磁暴时CHAMP卫星探测的的质量密度和NRLMSIS00模式在400km高度上的数据,阐述了特大磁暴时大气密度扰动的一些规律。结果表明：NRLMSIS00模式在特大磁暴时低估了地磁扰动对大气密度变化的影响,不能很好的反映出实际热层大气密度变化。     

钠激光雷达对中间层顶大气温度和风场的探测

中高层大气温度和风场是研究中高层大气波动的重要参数.钠高光谱分辨率激光雷达能够对中间层顶(80-105km)大气温度和风场进行高精度观测.2011年中国科学技术大学成功研制了我国首台高光谱分辨率钠测温测风激光雷达系统.文中对该激光雷达系统进行了详细介绍,其中包括探测的基本原理,发射机,接收机和采集控制部分的设计.给出了钠测温测风激光雷达于2011年12月9日晚同时探测的大气温度、纬向风、经向风和钠原子密度的结果.结果发现中间层顶区域大气温度、纬向风、经向风变化范围较大,分别是175K~235K,-70~60m/s,-100~110m/s,有明显的半日或周日潮汐振荡的成分.探测结果表明中国科学技术大学钠测温测风激光雷达可对中间层顶区域温度和大气风场进行高时空分辨率的探测,其探测数据对于研究中高层大气动力学具有重要的意义.     

现代气象探测新技术

简要阐述了最新气象探测业务体系的分类(即天基系统、空基系统、地基系统)以及气象领域最新应用的探测大气的各种新技术，详细介绍了地面气象自动站各种要素的采集方法，有利于气象探测技术的应用与推广。     

“中欧静止轨道毫米波大气探测仪样机”为被动微波遥感领域的发展描绘新蓝图

 静止轨道微波大气探测是被动微波遥感领域和气象研究领域亟待解决的一个技术难题,也是国家发展的一项重大需求。基于综合孔径成像技术的中欧静止轨道毫米波大气探测仪样机的成功研制为实现这一目标扫清了技术障碍。本文介绍了静止轨道微波大气探测技术的研究背景和发展现状、中国在此领域的探索以及该样机的研制历程,阐述了该技术获得突破的重要意义,并对该技术未来在风云四号气象卫星上的应用进行了展望。     

四强度干涉法高层风场探测技术进展

大气风场的速度和温度是中高层大气的重要参量,其测量对于研究大气活动规律以及太阳活动过程中电离层对大气层耦合情况都具有重要的意义.文中论述了四强度法的探测机理.对于四强度干涉法大气风场探测的最新研究中的四种典型系统进行技术特征比较和归类.根据国际上测风技术的研究进展,总结了风场探测理论与技术将向着静态、实时探测的趋势发展,以及探测范围更广,探测精读更高是将来的发展方向.     

大气物理与大气探测的一些进展

本文综述大气物理与大气探测中主要方面的一些进展,即地基大气遥感、卫星气象、云物理、临近预报和全球气候变化。侧重于大气遥感在这些领域中的作用。并以北京大学的大气遥感研究工作,作为实例阐述。它包括微波辐射计及其环境遥感应用、大气云雨对微波通信影响的评估、光学和卫星遥感大气污染、卫星遥感大气和海洋、世界气候研究计划。     

大气电导率测量技术的发展

 全球大气电回路与人类活动紧密相关,而大气电导率是大气电学地球空间电动力学过程的重要参数。1905年Gerdien电容电导率仪面世,之后利用升空气球获得了大气电导率直接探测的数据,已成为有效的大气探测工具,应用于探测大气电导率、大气正负电离子浓度、空气气溶胶、大范围地区放射性矿产分布调查等领域。本文综述了大气电导率的应用情况,描述了大气电导率的概念及其作用,简要回顾了国际大气电导率测量研究进展,着重介绍了Gerdien电容式电导率仪的原理、发展和实际应用及其发展过程。     

一种探测大气的激光雷达研究

本文主要介绍用于探测大气光学参数的激光雷达基本工作原理及其主要技术指标,并对大气探测激光雷达的探测精度简要分析。与其他测量手段相比,大气探测激光雷达具有测量范围大,空间和时间分辨率高,测量精度高,实时性强等优点。尤其是它能够直接测量可见或红外波长的大气水平能见度和透过率。     

地下非金属管线探测方法分析

文章阐述了地下非金属管线探测的必要性,着重介绍了目前可行的几种探测方法,并分析了这些方法在探测过程中存在的问题和改进的办法,以及今后地下非金属管线探测工作努力的方向.     

探空火箭的发展现状及趋势

探空火箭是临近空间唯一的实地探测工具,是中高层大气立体剖面探测和微重力科学实验的有效手段和新型有效载荷及其新技术、新器件、新材料的验证平台,目前已广泛应用于空间天气预报、中高层大气研究、临近空间环境研究、微重力条件下的材料加工、高空生物学研究、地球资源勘探等诸多领域,具有其他飞行器不可替代的优点和作用。本文综述了探空火箭的科学地位及其在国内外的发展现状、各个国家的应用情况,重点阐述了探空火箭在美国、日本、欧洲和中国的研究与使用状况,分析和总结了火箭探空的发展趋势。并提出了发展中国火箭探空技术的建议：组织火箭探空发射活动,开展中高层大气和电离层的直接探测,进行空间有效载荷和元器件的短期飞行试验,微重力试验和空间生命科学试验,以及空间飞行试验。为中国空间科学探测技术的发展提供经济有效的手段。     

双波段红外可燃气体探测系统优化模型设计与分析

对于适用于大空间、开放环境条件下的高灵敏度可燃气体探测系统,必须消除大气气象条件和大气组分的随机变化对系统可燃气体准确探测的影响.在AUBE'99论文IR Beam Gas Detection System中阐述了双波段红外可燃气体探测系统的探测原理和标定方法.本文在充分分析了双波段探测原理本质的基础上,明确提出了双波段选择的3项原则;提出了系统实现的设计指导方针;并设计了系统模型和系统调节方法,导出基于该模型的可燃气体测量数据处理的数学模型,并论证了该系统模型使探测系统既具有最灵活的应用,又具有最稳定的探测性能,是双波段红外可燃气体探测系统的优化模型.