南京地区气溶胶拉曼-米-偏振激光雷达综合探测反演及分类方法研究

气溶胶是影响气候变化和大气污染的重要因子，对其研究受到高度重视。由于缺乏气溶胶物理光学特性系统观测资料，影响气溶胶气候效应和大气污染研究，因而观测积累可靠的气溶胶数据尤其是提出分类气溶胶的关键参数指标、探索不同气溶胶分类方法对气候变化和大气污染研究极具意义。本项目拟通过拉曼-米-偏振激光雷达并结合太阳光度计及地面观测和气象要素测量仪器，观测研究南京地区气溶胶消光后向散射比、消光系数与退偏振比垂直廓线和时变特性，发展气溶胶综合观测方法；开展基于拉曼-米信息气溶胶消光后向散射比和消光系数新计算方法研究，使其结果与太阳光度计数据相匹配，获得相对可靠光学参数；提出气溶胶分类关键参数指标，探究南京地区与不同天气和不同污染程度相关的气溶胶分类方法；长期观测、系统研究以南京为重点的长三角气溶胶物理光学特性，为该地区气候变化与大气污染研究积累可靠基础数据，为青少年奥林匹克运动会南京大气污染治理提供依据。

项目背景如下：南京是长三角地区的交通枢纽和重要经济城市，污染严重，特别是南京北郊污染企业密集，影响了空气质量与大气环境；本项目用中国气象局综合观测实习基地的激光雷达对南京北郊大气气溶胶进行了综合观测和分类研究。..主要研究内容：.Ⅰ。 气溶胶分类方法研究 .1) 提出了利用激光雷达区分不同类型气溶胶的新理论方法。.2) 利用偏振激光雷达对大气气溶胶进行分类研究.3）建立了含有云数据的处理方法，精确反演含云的气溶胶观测数据，把云和气溶胶区分开。..Ⅱ。气溶胶综合观测.南京地区背景气溶胶，水云，冰云，雾，沙层的综合观测及其特征区分..Ⅲ。高精度反演分析新方法.一）边界值问题研究.1) 通过微调边界值，根据观测资料波形特征来判断气溶胶数据反演的正确性。.2）反演结果与边界值的理论关系的建立.本项目研究了气溶胶消光系数的反演精度与大气边界值之间的关系，推导了气溶胶高精度反演方法。.二）噪声问题.1）气溶胶光学参数反演精度与背景噪声的关系；噪声对气溶胶反演精度的影响。.2）如何确定激光雷达回波信号中的噪声大小.3）如何排除背景噪声对气溶胶反演的干扰..本项目研究了如何排除背景噪声对气溶胶反演干扰，给出气溶胶光学参数高精度反演新理论与技术。..三）拉曼方法高精度反演.本项目研究了用拉曼激光雷达回波信号反演大气气溶胶的方法。..Ⅳ。观测数据比对分析.1）激光雷达观测数据与太阳光度计数据比对。.2）激光雷达数据与浊度仪观测数据比对.3）激光雷达数据与卫星观测数据比对.　本项目增加了激光雷达数据与卫星观测数据比对分析的研究内容，确保反演数据的正确性与可靠性。..主要成果：发表科研论文共：19篇，其中SCI 6篇，EI 3篇， 核心期刊7篇。 获得发明专利 6 项，实用新型专利 5项。..科学意义:本项目研究为大气气溶胶的综合观测及分类方法提供了科学依据; 提供高精度反演获得高质量数据的新方法。